Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao bằng mô hình swimbed

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:104

Thêm vào BST

Báo xấu

46
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn nhằm đánh giá ảnh hưởng của độ mặn đến khả năng xử lý chất hữu cơ (COD) và thành phần dinh dưỡng (N, P) để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trên các phương diện về kinh tế, kỹ thuật và môi trường. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao bằng mô hình swimbed

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM ---------------------------------------- LÊ TRẦN HỮU LỘC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN CÓ ĐỘ MẶN CAO BẰNG MÔ HÌNH SWIMBED LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 TP. HỒ CHÍ MINH, năm 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM ---------------------------------------- LÊ TRẦN HỮU LỘC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN CÓ ĐỘ MẶN CAO BẰNG MÔ HÌNH SWIMBED LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG TP. HỒ CHÍ MINH, năm 2016
CÔNG TRÌNH NÀY ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Tp. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG Luận văn Thạc sỹ được bảo vệ tại Trường Đại Học Công Nghệ TPHCM vào ngày .... tháng .... năm ...... Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ gồm: S TT Họ và Tên Chức danh hội đồng 1 GS.TSKH.Nguyễn Trọng Cẩn Chủ tịch 2 PGS.TS.Tôn Thất Lãng Phản biện 1 3 PGS.TS.Thái Văn Nam Phản biện 2 4 TS.Nguyễn Quốc Bình Uỷ viên 5 TS.Nguyễn Hoài Hương Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ----------------------- ----------------------- Tp.HCM, ngày .... tháng ..... năm 20.... NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: LÊ TRẦN HỮU LỘC Giới tính: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 14/06/1987 Nơi sinh: BẾN TRE Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường MSHV: 1441810013 I- Tên đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao bằng mô hình swimbed II- Nhiệm vụ và nội dung: Chế tạo mô hình swimbed với giá thể biofringe. Vận hành mô hình với tải trọng hữu cơ 2kg COD/m3.ngày ở nồng đô muối 10, 15, 20, 25 g/L. Đánh giá ảnh hưởng nồng độ muối NaCl hiệu quả xử lý chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải chế biến thủy sản. III- Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2016 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/11/2016 V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG Cán bộ hướng dẫn Khoa quản lý chuyên ngành
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn (Ký và ghi rõ họ tên)
LỜI CẢM ƠN Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các thầy giáo, cô giáo Khoa CNSH-MT-TP Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM. Trong suốt thời gian học tập các thầy cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những tri thức quý báu . Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS.TS. Đặng Viết Hùng trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu khoa học. Xin chân thành cảm ơn tập thể các anh chị thuộc Trung tâm Quốc gia Quan trắc Cảnh bảo Môi trường và Phòng ngừa Dịch bệnh Thủy sản Khu vực Nam Bộ - Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ trong nghiên cứu và phân tích thử nghiệm. Và cuối cùng, xin được cảm ơn các bạn lớp cao học 14SMT21 trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM và 2 bạn Quang, Thiện lớp MO12KMT khoa Môi Trường trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM đã động viên, giúp đỡ, đồng hành trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Trân trọng cảm ơn ! Tp. HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2016
TÓM TẮT Công nghệ swimbed, sự kết hợp giữa sinh khối cố định và sinh khối lơ lửng với giá thể biofringe từ sợi đay đã được sử dụng để thực nghiệm xử lý nước thải thủy sản có độ mặn cao. Mô hình swimbed làm bằng mica có thể tích làm việc 12 L. Lượng cấp khí là 65 L/phút, lưu lượng nước cấp nước thải 20 L/ ngày, thời gian lưu nước là 14.4 h. Thí nghiệm vận hành với tải trọng hữu cơ 2kg COD/m3.ngày với các nồng độ muối được thay đổi từ 10, 15, 20, 25 g/L. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử lý COD trên 98% xuyên suốt ở tất cả những nồng độ muối. Hiệu quả xử lý NH4-N ở nồng độ muối 10, 15, 20, 25 g/L lần lược là 55.99 ± 2.88%, 55.42 ± 7.92%, 48.00 ± 9.68%, 43.77 ± 8.42%, tương ứng. Hiệu quả xử lý TN đạt hiệu quả cao nhất ở nồng độ muối 10 g/L là 58.95 ± 2.63 tăng lên nồng độ muối 25 g/L làm hiệu quả xử lý TN giảm còn 43.27%. Khả năng tích lũy NO2-N cao nhất ở nồng độ muối 25 g/L với nồng độ trung bình là 7.13 ± 4.46 mg/L. Hiệu quả xử lý TP ở nồng độ muối 10, 15, 20, 25 g/L là 31.50 ± 3.48%, 22.88 ± 5.15%, 22.20 ± 2.97%, 16.70 ± 4.44%, tương ứng. Khả năng xử lý TSS cao nhất ở nồng độ muối 20 g/L với hiệu quả xử lý là 45.69 ± 15.14%. Tăng nồng độ muối làm giảm khả năng xử lý TSS.
ABSTRACT Swim-bed technology is the combination of attached and suspending biomass using jute-fiber material as biofringe carrier. Swim-bed technology has been used for hypersaline wastewater treatment experiment. Lab-scale swim-bed was made of mica with working volume of 12 L. The air-flow rate was maintained at 65 L/min, the wastewater-flow rate was 20 L/day, and the hydraulic retention time (HRT) was 14.4 hr. The Organic loading rate (OLR) was maintained at 2 kgCOD/m3.day, concentrations of salt were 10, 15, 20 and 25 g/L. The result of this study indicated that COD removal efficiency was over 98% with all levels of salt. Ammonia removal efficiencies at four different salt levels (10, 15, 20 and 25 g/L) were 55.99 ± 2.88%, 55.42 ± 7.92%, 48.00 ± 9.68% and 43.77 ± 8.42%, respectively. The maximum total nitrogen removal efficiency at the concentration 10 gram NaCl per liter was 58.95 ± 2.63%. The increase of salt concentration to 25 g/L caused the decrease of total nitrogen removal efficiency to 43.27%. Maximum nitrite accumulation level at 25 gram NaCl per liter with average nitrite concentration was 7.13 ± 4.46 mg/L. Total phosphorus removal efficiencies at four different salt levels (10, 15, 20 and 25 g/L) were 31.50 ± 3.48%, 22.88 ± 5.15%, 22.20 ± 2.97% and 16.70 ± 4.44%, respectively. The maximum total suspending solid removal efficiency at 20 gram NaCl per liter was 45.69 ± 15.14%. The increase of salt concentration caused the decrease of total suspending solid removal efficiency.
Trang i MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................... i DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ............................................................................. viii PHẦN MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 1. TÍNH CẤP THIẾT .............................................................................................. 1 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ................................................................................ 2 3. NỘI DUNG ĐỀ TÀI ............................................................................................ 2 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................... 3 4.1. Phương pháp thu thập tài liệu.............................................................3 4.2. Phương pháp thực nghiệm..................................................................3 4.3. Phương pháp lấy mẫu vả phân tích ....................................................4 4.4. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................4 4.5. Phương pháp hồi cứu..........................................................................4 5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................... 4 5.1. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................4 5.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................4 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC, THỰC TIỄN VÀ TÍNH MỚI .................................... 4 6.1. Ý nghĩ khoa học .................................................................................4 6.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................5 6.3. Tính mới .............................................................................................5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN--LÝ THUYẾT .............................................................. 6 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THỦY SẢN ........................................................ 6
Trang ii 1.2. CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN .......................................................... 6 1.3. NƯỚC THẢI THỦY SẢN CÓ ĐỘ MẶN CAO ............................................ 10 1.3.1. Nguồn gốc nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao ................10 1.3.2. Thành phần và tính chất của nước thải có độ mặn cao .................10 1.3.3. Ảnh hưởng của độ mặn .................................................................12 1.3.3.1. Ảnh hưởng của độ mặn đến môi trường xả thải ...................12 1.3.3.2. Ảnh hưởng của độ mặn đến quá trình xử lý .........................13 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ ĐỘ MẶN CAO ............. 17 1.4.1. Tiền xử lý ......................................................................................19 1.4.1.1. Keo tụ- tạo bông ....................................................................19 1.4.1.2. Tuyển nổi khí hòa tan (DAF) ................................................21 1.4.1.3. Tích hợp keo tụ tạo bông và tuyển nổi..................................22 1.4.2. Xử lý sinh học ...............................................................................23 1.4.2.1. Xử lý sinh học hiếu khí .........................................................23 1.4.2.2. Xử lý kị khí ...........................................................................29 1.4.2.3. Kết hợp xử lý hiếu khí và xử lý kị khí ..................................32 1.4.3. Khử mặn ........................................................................................33 1.4.3.1. Trao đổi ion ...........................................................................33 1.4.3.2. Công nghệ màng ...................................................................34 1.5. CÔNG NGHỆ SWIMBED ............................................................................. 35 1.5.1. Nguyên lý hoạt động .....................................................................35 1.5.2. Ưu và nhược điểm .........................................................................37 1.5.2.1. Ưu điểm.................................................................................37 1.5.2.2. Nhược điểm ...........................................................................37 1.6. NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ............................................... 38 1.6.1. Nghiên cứu nước ngoài về mô hình swimbed ............................... 38
Trang iii 1.6.2. Nghiên cứu trong nước ..................................................................43 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 44 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................................ 44 2.1.1. Nước thải đầu vào .........................................................................44 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................. 46 2.2.1. Bùn cấy ban đầu ............................................................................47 2.2.2. Giá thể sử dụng..............................................................................48 2.3. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU ............................................................................. 48 2.3.1. Cấu tạo mô hình Swimbed ............................................................ 48 2.3.2. Nguyên lý hoạt động .....................................................................49 2.4. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM ............................................................................. 50 2.5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ...................................................................... 51 2.5.1. Vị trí và tần suất lấy mẫu .............................................................. 51 2.5.2. Phương pháp đo MLSS trên giá thể ..............................................52 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 54 3.1. GIAI ĐOẠN LÀM GIÀU SINH KHỐI VÀ THÍCH NGHI .......................... 54 3.1.1. Giai đoạn làm giàu sinh khối ........................................................54 3.1.2. Quá trình thích nghi.......................................................................54 3.1.2.1. Thích nghi với nước thải chế biến thủy sản ..........................54 3.1.2.2. Thích nghi với tải trọng hữu cơ ............................................54 3.2. HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT CÁC CHẤT HỮU CƠ ...................................... 57 3.3. HIỆU QUẢ XỬ LÝ THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG .................................. 61 3.3.1. Hiệu quả xử lý NH4-N ...................................................................61 3.3.2. Tích lũy Nitrite ..............................................................................64
Trang iv 3.3.3. Hiệu quả xử lý TN .........................................................................67 3.3.4. Mối tương quan .............................................................................70 3.3.5. Hiệu quả xử lý TP .........................................................................73 3.4. HIỆU QUẢ XỬ LÝ TSS ................................................................................ 76 3.5. ĐÁNH GIÁ SINH KHỐI TẠO THÀNH ....................................................... 80 KẾT LUẬN -KIẾN NGHỊ ........................................................................................ 82 1. KẾT LUẬN ...................................................................................................... 82 2. KIẾN NGHỊ...................................................................................................... 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 83
Trang v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AF : Anaerobic Filter (Lọc kị khí) AFFR : Anaerobic Fixed Film Reactor ( Lọc kị khí giá thể cố định) AS : Activated Sludge ( Bùn hoạt tính) BOD : Biological Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh học) COD : Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học) CSTR : Completely Stirred Tank Reactor (Bể khuấy trộn hoàn toàn) DFAFBR : Down-flow Anaerobic Fixed Bed Reactor (Bể kị khí giá thể cố định) DOC : Dissolved Organic Carbon ( Carbon hữu cơ hòa tan ) EPS : Extracellular Polymeric Substances ( Polyme ngoại bào) F/M Food: / Microorganisms ratio ( Tỉ lê thức ăn/ vi sinh vật) FBR Fed Batch Reactors ( Bể phản ứng liên tục) FO : Forward Osmosis (Thẩm thấu chuyển tiếp) PNBR : Nitrification Bioflim Reactor (Nitrate hóa bán phần) Partial HRT : Hydraulic Retention Time (Thời gian lưu nước) HUSB : Hydrolytic Upflow Sludge Bed (Thủy phân qua tầng bùn ) IFAS : Integrated Fixed film Activated Sludge ( Tích hợp màng cố dịnh MBR : Membrane Bioreactor (Bể phản ứng sinh học màng) MDC : Microbial Desalination Cells ( Vi màng khử muối) MLSS : Liquor Suspended Solid ( Chất rắn lơ lửng của hỗn hợp bùn) Mixed MLVSS : Liquor Volatile Suspended Solids (Chất rắn bay hơi của hỗn Mixed hợp bùn) NH4+-N : Ammonium Nitrogen (Ammonium tính theo nitơ) NO2--N : Nitrogen (Nitrite tính theo nitơ) Nitrite NO3--N Nitrate Nitrogen (Nitrate tính theo nitơ)
Trang vi OLR : Organic Loading Rate ( Tải trọng hữu cơ) RBC Rotating Biological Contactor ( Đĩa quay sinh học) RO : Reverse Osmosis (Thẩm thấu ngược) SB(B)R : Sequencing Batch (biofilm) Reactor ( Bể lọc sinh học từng mẻ) SRT : Retention Time (Thời gian lưu bùn) Sludge SS : Suspended Solid (Chất rắn lơ lửng) SVI : Volume Index (Chỉ số thể tích bùn) Sludge TDS Total: Dissolved Solids ( Tổng chất rắng hòa tan) TKN Total: Kjeldahl Nitrogen ( Tổng nitơ Kjeldahl) TN Total: Nitrogen (Tổng nitơ) TP Total: Phosphorous (Tổng Photpho) TSS Total: Suspended Solid (Tổng chất rắn lơ lửng) UAF : Anaerobic Filter ( Lọc kị khí ngược dòng) Upflow UASB : Anaerobic Sludge Blanket (Kị khí ngược dòng qua tầng bùn) Upflow UF : Ultrafiltration (Siêu lọc) USBF : Sludge Blanket Filter (Lọc ngược dòng qua tầng bùn ) Upflow VSS : Volatile Suspended Solid (Chất rắn lơ lửng bay hơi)
Trang vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần nước thải chế biến nghêu sò ...................................................... 11 Bảng 1.2. Thành phần nước thải chế biến cá khô......................................................... 12 Bảng 1.3. Khả năng xử lý của các chất keo tụ trên nước thải cá đóng hộp ................. 20 Bảng 1.4. So sánh hiệu quả xử lý dầu mỡ và TSS với các báo cáo trước đây .............. 20 Bảng 1.5. Ảnh hưởng của áp lực và tỉ lệ tuần hoàn lên khả năng xử lý ỡ .................... 21 Bảng 1.6. Xử lý hiếu khí nước thải có độ mặn cao ....................................................... 28 Bảng 1.7. Tổng hợp nghiên cứu xử lý nước thải mặn bằng phương pháp kị khí .......... 30 Bảng 2.1. Thành phần nước thải đầu vào ...................................................................... 44 Bảng 2.2.Thành phần muối bổ sung vào mô hình ......................................................... 45 Bảng 2.3. Thành phần môi trường Luria -Beteri ........................................................... 47 Bảng 2.4. Thông số sợi đay làm giá thể biofringe ......................................................... 48 Bảng 2.5. Vị trí và tần suất lấy mẫu .............................................................................. 51 Bảng 2.6. Các phương pháp phân tích ........................................................................... 52 Bảng 3.1. Kết quả xử lý COD tại giai đoạn thích nghi tải trọng hữu cơ ....................... 55 Bảng 3.2. Hiệu suất xử lý COD ở các nồng độ muối .................................................... 58 Bảng 3.3. Hiệu quả xử lý NH4-N ở các nồng độ muối .. Error! Bookmark not defined. Bảng 3.4. Nồng độ NO2-N trung bình trong nước thải đầu ra ...................................... 65 Bảng 3.5. Hiệu suất xử lý TN ở các nồng độ muối ...................................................... 68 Bảng 3.6. Hiệu suất xử lý TP ở các nồng đô muối ........................................................ 73 Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý TSS ở các nồng độ muối ...................................................... 77 Bảng 3.8. Nồng độ MLSS ở các nồng độ muối ............................................................. 81
Trang viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Quy trình chế biến tôm đóng hộp .................................................................... 8 Hình 1.2. Quy trình chế biến cá đóng hộp ....................................................................... 9 Hình 1.3. Ảnh hưởng của muối đến COD đầu ra .......................................................... 14 Hình 1.4. Sơ đồ xử lý nước thải độ mặn cao ................................................................. 18 Hình 1.5. Hiệu quả xử lý keo tụ-tạo bông ..................................................................... 19 Hình 1.6. Hiệu quả xử lý dầu mỡ của bể DAF với tỷ lệ thông khí khác nhau .............. 22 Hình 1.7 Cấu trúc của giá thể ........................................................................................ 36 Hình 1.8 Mặt cắt ngang sợi acrylic................................................................................ 36 Hình 1.9. Cấu tạo chi tiết vật liệu tiếp xúc Biofringe .................................................... 36 Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................................... 46 Hình 2.2. (a) sợi đay, (b) giá thể biofringe và (c) cấu trúc bề mặt sợi đay.................... 48 Hình 2.3. Mô hình swim-bed ......................................................................................... 49 Hình 3.1. Hiệu quả xử lý COD tại giai đoạn thích nghi tải trọng hữu cơ ..................... 55 Hình 3.2. Đầu ra và đầu vào COD ở các nồng độ muối ................................................ 57 Hình 3.3. Hiệu quả xử lý COD với các nồng độ muối .................................................. 58 Hình 3.4. Đầu ra và đầu vào NH4 ở các nồng độ muối ................................................. 61 Hình 3.5. Hiệu quả xử lý NH4-N ở các nồng độ muối .................................................. 61 Hình 3.6. Nồng độ NO2-N trong nước thải đầu ra ở các nồng độ muối ........................ 64 Hình 3.7. Đầu vào và đầu ra TN ở các nồng độ muối ................................................... 67 Hình 3.8. Hiệu quả xử lý TN ở các nồng độ muối ........................................................ 67 Hình 3.9. Mối tương quan của các hợp chất Nitơ ......................................................... 70 Hình 3.10. Đầu vào và đầu ra TP ở các nồng độ muối.................................................. 73 Hình 3.11. Hiệu quả xử lý TP ở các nồng đô muối ....................................................... 73 Hình 3.12. Nồng độ TSS đầu vào và đầu ra ở các nồng độ muối ................................. 76 Hình 3.13. Hiệu quả xử lý TSS ở các nồng độ muối ..................................................... 76 Hình 3.14. Nồng độ MLSS ở các nồng độ muôi ........................................................... 80
Trang 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT Việt Nam có hình chữ S, khoảng cách từ Bắc tới Nam (theo đường chim bay) là 1.648km. Đường bờ biển dài 3.260 km, trong đó có 290.700 ha bãi triều, hơn 87.700 ha đầm, phá, vũng, vịnh, khoảng 250.000 ha rừng ngập mặn. Ngoài ra Việt Nam có vùng 12 hải lý lãnh hải, 200 hải lý vùng đặc quyền kinh tế và cuối cùng là thềm lục địa. Diện tích vùng biển thuộc chủ quyền tài phán của Việt Nam chiếm diện tích khoảng 1.000.000 km² biển Đông. Cá biển có 2.038 loài với 4 nhóm sinh thái chủ yếu: nhóm cá nổi 260 loài, nhóm cá gần tầng đáy 930 loài, nhóm cá đáy 502 loài và nhóm cá san hô 304 loài. Nhìn chung nguồn lợi cá biển có thành phần loài đa dạng, kích thước cá thể nhỏ, tốc độ tái tạo nguồn lợi cao. Trong đó có 130 loài giá trị thương mại, 30 loài thường xuyên được đánh bắt. Trữ lượng đánh bắt hằng năm đặt 4.2 triệu tấn trong đó sản lượng khai thác tối đa bền vững: 1.7 triệu tấn/năm. Giáp xác có 1.640 loài, quan trọng nhất là các loài trong họ tôm he, tôm hùm, cua biển. Khả năng khai thác 50.000-60.000 tấn/năm. Nhuyễn thể có trên 2.500 loài, quan trọng nhất là mực, sò, điệp, nghêu, v.v. Khả năng khai thác sản lượng mực đạt 60.000-70.000 tấn/năm và nghêu 100.000 tấn/năm. Rong biển có trên 650 loài, có 90 loài có giá trị kinh tế [1]. Để đáp ứng nhu cầu phát triển chế biến thủy sản, trên cả nước có khoảng trên 500 nhà máy chế biến và hệ thống cảng cá, bến cá hàng năm thải ra một lượng lớn chất thải và nước thải. Bên cạnh những quy trình chế biến thủy sản thông thường, một số quy trình chế biến như: cá cơm sấy, nước mắn, chế biến cá khô, bột cá và thủy sản đóng hộp... thải ra nước thải có nồng độ muối cao. Chế biến cá khô sinh ra nước thải lớn từ quá trình ngâm rửa, thể tích nước dao động từ 10-12 m3/tấn sản phẩm cho sơ chế, và 20-30 m3/tấn sản phẩm cho quá trình làm sạch với độ mặn 20‰. [2] Với nồng độ các chất ô nhiễm và độ mặn cao có trong nước thải chế biến thủy sản thì việc áp dụng xử lý sinh học là việc hết sức khó khăn. Hoạt tính của vi
Trang 2 sinh vật thường bị ảnh hưởng bởi nồng độ muối. Ở nồng độ muối 10g/L gây co nguyên sinh và mất hoạt tính của tế bào, gây chết vi sinh vật, ức chế hoạt động của enzym, giảm tỉ lệ hô hấp, tăng trưởng và tỉ lệ sinh sôi, hiệu quả xử lý COD thấp và gây ra hiện tượng bùn nổi [3]. Để cải thiện hiệu quả xử lý chất hữu cơ, nâng cao khả năng tồn tại và phát triển vi sinh vật trong các bể xử lý sinh học là cần thiết. Công nghệ swimbed là một công nghệ mới đang được nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây trên thế giới và đặc biệt là ở Nhật Bản, công nghệ là sự kết hợp thuận lợi của quá trình bùn hoạt tính truyền thống và bể lọc sinh học, sử dụng giá thể biofringe với bề mặt hiệu dụng lớn, hiệu quả xử lý cao và tương đối ổn định trong suốt quá trình vận hành [6]. Nồng độ MLSS trong mô hình swimbed lớn từ 10000-15000 mg/L (bùn hoạt tính và màng sinh học), bùn dễ lắng, không xảy ra hiện tượng bùn nổi và đạt hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao từ 3-5kg BOD/m3.ngày. Mặc khác thời gian lưu bùn dài trong mô hình swimbed làm hạn chế lượng bùn dư sinh ra [57]. Từ những phân tích như trên, đề tài "Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao bằng mô hình swimbed" đã tiến hành nhằm đánh giá ảnh hưởng của độ mặn đến khả năng xử lý chất hữu cơ (COD) và thành phần dinh dưỡng (N, P) để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trên các phương diện về kinh tế, kỹ thuật và môi trường. 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ muối muối lên hiệu quả xử lý chất hữu cơ, thành phần dinh dưỡng trong nước thải chế biến thủy sản bằng mô hình swimbed. 3. NỘI DUNG ĐỀ TÀI Nội dung 1: Tổng quan nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao và lý thuyết công nghệ swimbed: - Giới thiệu về nước thải chế biến có độ mặn cao và một số quy trình chế biến thủy sản. - Các phương pháp xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao.
Trang 3 - Một số nghiên cứu trong và ngoài nước. - Lý thuyết về công nghệ swimbed Nội dung 2: Thiết kế mô hình xử lý sinh học hiếu khí theo kiểu swimbed - Lập kế hoạch và sơ đồ nghiên cứu. - Chế tạo mô hình ở quy mô phòng thí nghiệm. - Phân tích mẫu nước thải và mẫu bùn trước khi vận hành mô hình. Nội dung 3: Vận hành mô hình - Chạy thích nghi mô hình ở tải trọng hữu cơ khoảng 0.5, 1, 1.5, 2 kgCOD/m3.ngày với nồng độ muối muối 10 g/L, lưu lượng nước thải là 0.83 L/h tương ứng với thời gian lưu nước 14.4 giờ. - Vận hành mô hình với tải trọng hữu cơ 2 kgCOD/m3/ngày với các độ mặn khác nhau 10; 15; 20; 25 g/L. - Đánh giá hiệu quả xử lý thông qua các chỉ tiêu COD, NH4-N, NO2-N, NO3- N, TKN, TP, TSS, MLSS. Nội dung 4: Trình bày kết quả - Dựa vào kết quả phân tích, xử lý số liệu và dựng đồ thị thể hiện bằng phần mềm SPSS 20. - Trình bày và thảo luận kết quả thông qua đồ thị. 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1. Phương pháp thu thập tài liệu Tiến hành thu thập thông tin, tài liệu, số liệu về đối tượng và phạm vi nghiên cứu trên tất cả các nguồn sách báo, giáo trình, tạp chí khoa học, internet. Phân tích, tổng hợp làm cơ sở cho việc định hướng và thực hiện các nội dung nghiên cứu. 4.2. Phương pháp thực nghiệm Thiết kế và nghiên cứu mô hình swimbed ở phòng thí nghiệm. Lập kế hoạch vận hành, thu thập và phân tích mẫu để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản của mô hình nghiên cứu với độ mặn đầu vào từ 10 đến 25 g/L.
Trang 4 4.3. Phương pháp lấy mẫu vả phân tích Mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của mô hình được thu thập và phân tích các chỉ tiêu môi trường được quan tâm. 4.4. Phương pháp xử lý số liệu Các số liệu được phân tích thống kê trên phần mềm SPSS 20. 4.5. 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. 5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5.1. Đối tượng nghiên cứu - Nước thải chế biến thủy sản. - Giá thể Biofringe được làm từ sợi đay Việt Nam. - Bùn cấy: lấy từ ao nuôi thủy sản nước lợ, tăng sinh trong môi trường Luria – Betani. 5.2. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu thực hiện với quy mô phòng thí nghiệm. - Nghiên cứu trên mô hình swimbed tiến hành với tải trọng hữu cơ 2 kgCOD/m3.ngày với 4 nồng độ muối muối 10, 15, 20, 25 g/L. - Nghiên cứu thực hiện với nhiệt độ phòng 28-32°C. - Thời gian thực hiện 6 tháng. - Phân tích được tiến hành tại phòng thí nghiệm môi trường thuộc Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản II. 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC, THỰC TIỄN VÀ TÍNH MỚI 6.1. Ý nghĩ khoa học Trong nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao, việc lưu giữ sinh khối vi sinh vật lớn trong mô hình đã cải thiện hiệu quả xử lý. Mô hình swimbed cho phép sinh khối phát triển mạnh nhờ sinh trưởng bám dính và lơ lửng đã nâng cao nồng độ và hoạt tính vi sinh vật.