Tài liệu Nghiên cứu xử lý nước thải lò giết mổ bằng phương pháp keo tụ tạo bông quy mô phòng thí nghiệm và trên mô hình bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN ------o0o------ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÒ GIẾT MỔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ TRÊN MÔ HÌNH BỂ KEO TỤ TẠO BÔNG KẾT HỢP LẮNG Cán bộ hướng dẫn: LÊ HOÀNG VIỆT Sinh viên thực hiện: MSSV 1. ĐẶNG THỊ THÚY 1100952 2. NGUYỄN THỊ MỸ PHƯƠNG 1100932 Lớp: Kỹ Thuật Môi Trường – khóa 36 2013 Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải lò giết mổ bằng phương pháp keo tụ quy mô phòng thí nghiệm và trên mô hình bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng ” được thực hiện nhằm nghiên cứu xử lý nước thải lò giết mổ bằng phương pháp keo tụ, tạo bông ở giai đoạn sơ cấp trước khi xử lý sinh học Nghiên cứu được thực hiện trên bộ thí Jartest trong phòng thí nghiệm để xác định loại chất keo tụ và các thông số thích hợp cho quá trình keo tụ. Sau khi xác định được chất keo tụ và các thông số tiến hành thí nghiệm trên mô hình bể keo tụ, tạo bông kết hợp lắng tự thiết kế. Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là nước thải từ lò giết mổ gia súc được lấy từ Xí nghiệp chế biến thực phẩm I, đường Nguyễn Văn Cừ nối dài, phường An Khánh, quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ. Kết quả nghiên cứu các thí nghiệm định hướng trong phòng thí nghiệm đã xác định được FeCl3.6H2O cho hiệu quả keo tụ cao hơn Al2(SO4)3.18 H2O và đã xác định được các thông số thích hợp cho quá trình keo tụ là 400 mg/L FeCl3.6H2O kết hợp 600 mg/L vôi. Khi vận hành mô hình không có hóa chất hiệu suất xử lý của mô hình khá tốt, hiệu suất loại bỏ SS > 50%, BOD và COD > 25%, TKN > 10%, TP 16 19%. Tuy nhiên các thông số đầu ra khi vận hành không có hóa chất chưa đảm bảo điều kiện xử lý sinh học. Kết quả vận hành mô hình ở liều lượng 400 mg/L FeCl3.6H2O kết hợp 600 mg/L vôi cho hiệu quả xử lý cao, bên cạnh đó khi vận hành mô hình ở liều lượng 500 mg/L FeCl3.6H2O và 600 mg/L FeCl3.6H2O (kết hợp 600 mg/L vôi) cho hiệu quả xử lý rất tốt. Hiệu suất loại bỏ SS, BOD, COD, TKN, TP khi vận hành mô hình ở 3 liều lượng hóa chất khác nhau lần lượt như sau: 78 – 81%, 64 – 68%, 70 – 75%, 67 -71%, 74 – 79%. Các thông số của nước thải đầu ra khi vận hành trong 3 ngày với 3 liều lượng hóa chất này đều đảm bảo điều kiện để xử lý sinh học. SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 i Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt LỜI CẢM TẠ Trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp : “Nghiên cứu xử lý nước thải lò giết mổ bằng phương pháp keo tụ quy mô phòng thí nghiệm và trên mô hình bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng ” do thầy Lê Hoàng Việt hướng dẫn, chúng tôi đã học được nhiều kinh nghiệm quý báu, cũng cố kiến thức chuyên ngành, rèn luyện kỹ năng phân tích phòng thí nghiệm. Không những thế nó còn giúp chúng tôi tự tin hơn trong con đường học tập và làm việc sau này. Trong suốt quá trình thực hiện đề tài ngoài sự nổ lực của bản thân chúng tôi đã nhận được sự động viên, khích lệ, động viên tinh thần từ nhiều phía. Vì vậy chúng tôi xin chân thành cảm ơn đến: Con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Cha Mẹ, anh chị em trong gia đình đã ủng hộ về mặt tinh thần lẫn vật chất, luôn an ủi động viên con lúc gặp khó khăn trên con đường học tập. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Hoàng Việt đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt đề tài. Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường đã hướng dẫn và tạo điều kiện để chúng tôi hoàn thành đề tài. Cảm ơn tất cả bạn bè và tập thể lớp Kỹ Thuật Môi trường K36 – A2 đã giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên sai sót là điều không thể tránh khỏi. Kính mong sự góp ý của quý thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, xin gửi lời chúc sức khỏe và luôn luôn thành công trong cuộc sống tới quý thầy cô và các bạn. Xin chân thành cảm ơn! SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 ii Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... Cần Thơ ngày..... tháng.... năm 2013 Xác nhận của cán bộ hướng dẫn SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 iii Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt XÁC NHẬN CHỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... Cần Thơ ngày .... tháng .... năm 2013 Xác nhận của cán bộ phản biện SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 iv Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt CAM KẾT KẾT QUẢ Chúng tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu của chúng tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào khác. Cần thơ, ngày 27 tháng 11 năm 2013 Sinh viên thực hiện Đặng Thị Thúy SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 Nguyễn Thị Mỹ Phương v Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt MỤC LỤC TÓM TẮT ................................................................................................................i LỜI CẢM TẠ ......................................................................................................... ii XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN......................................................... iii CAM KẾT KẾT QUẢ .............................................................................................v MỤC LỤC..............................................................................................................vi DANH SÁCH BẢNG ...........................................................................................viii DANH SÁCH HÌNH ..............................................................................................ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT..........................................................................x CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ..................................................................................... 1 CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU................................................................. 2 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI LÒ GIẾT MỔ ........................................... 2 2.1.1 Thành phần nước thải lò giết mổ............................................................. 2 2.1.2 Tác hại của nước thải từ lò giết mổ ......................................................... 3 2.1.3 Phương pháp xử lý nước thải lò giết mổ.................................................. 4 2.2 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG........................................................................................................ 4 2.2.1 Khái niệm ............................................................................................... 4 2.2.2 Bản chất hạt keo...................................................................................... 5 2.2.3 Phương pháp keo tụ bằng hệ keo............................................................. 5 2.2.4 Cơ chế của quá trình keo tụ..................................................................... 6 2.2.5 Các chất keo tụ ....................................................................................... 6 2.2.6 Trợ keo tụ .............................................................................................10 2.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất keo tụ ............................................11 2.2.8 Thí nghiệm Jatest..................................................................................11 2.2.9 Hệ thống keo tụ, tạo bông liên tục.........................................................12 2.2.10 Hiệu quả xử lý của quá trình keo tụ......................................................12 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN..........................................14 3.1 THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ ĐỐI TƯỢNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI.............14 3.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ........................................................14 3.2.1 Hóa chất thí nghiệm...............................................................................14 3.2.2 Phương tiện nghiên cứu .........................................................................15 3.2.3 Phương pháp và phương tiện phân tích mẫu...........................................16 3.3 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM ................................................................................16 3.3.1 Các thí nghiệm định hướng.......................................................................16 SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 vi Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt 3.3.2 Thí nghiệm trên bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng....................................21 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ THẢO LUẬN ..............................................................22 4.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TẠI LÒ GIẾT MỔ.............................................22 4.2 ĐẶC ĐIỂM NƯỚC THẢI LÒ GIẾT MỔ ...................................................23 4.3 MÔ HÌNH BỂ KEO TỤ TẠO BÔNG KẾT HỢP LẮNG .............................24 4.3.1 Vật liệu và các bộ phận của mô hình......................................................24 4.3.2 Tính toán thiết kế mô hình .....................................................................25 4.4 CÁC THÍ NGHIỆM ĐỊNH HƯỚNG ...........................................................27 4.4.1 Thí nghiệm định hướng chọn chất keo tụ ...............................................27 4.4.2 Thí nghiệm so sánh hiệu xử lý quả giữa Al2(SO4)3 và FeCl3 ở liều lượng 400mg/L.........................................................................................................29 4.4.3 Thí nghiệm định hướng liều lượng FeCl3 thích hợp................................31 4.4.4 Thí nghiệm định hướng liều lượng vôi..................................................32 4.4.5 Kết quả xác định liều lượng vôi thích hợp..............................................33 4.5 THÍ NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH .................................................................35 4.5.1 Thí nghiệm trên mô hình ở liều lượng 400mg/L FeCl3 kết hợp 600mg/L vôi .................................................................................................................35 4.5.2 Thí nghiệm trên mô hình ở liều lượng 500mg/L FeCl3 kết hợp 600mg/L vôi ..................................................................................................................38 4.5.3 Thí nghiệm trên mô hình ở liều lượng 600 mg/L FeCl3 kết hợp 600mg/L vôi ..................................................................................................................40 4.6 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH HÓA CHẤT XỬ LÝ NƯỚC THẢI .................43 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................45 5.1 KẾT LUẬN..................................................................................................45 5.2 KIẾN NGHỊ .................................................................................................45 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................46 PHỤ LỤC..............................................................................................................48 SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 vii Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Thành phần và đặc tính của nước thải xí nghiệp giết mổ gia súc .............. 3 Bảng 2.2 Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình keo tụ................................. 7 Bảng 2.3 Ưu và nhược điểm của các chất keo tụ ..................................................... 9 Bảng 2.4 Liều lượng chất keo tụ ứng với các liều lượng khác nhau của các tạp chất nước thải...............................................................................................................10 Bảng 2.5 So sánh hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm có và không sử dụng hóa chất.....13 Bảng 3.1 Phương pháp và phương tiện phân tích mẫu............................................16 Bảng 4.1 Thành phần, đặc điểm của nước thải xí nghiệp chế biến thực phẩm I ......23 Bảng 4.2 Độ đục và COD của nước thải trước và sau keo tụ ở liều lượng 400 mg/L trên cả hai loại phèn...............................................................................................30 Bảng 4.3 Hiệu quả keo tụ nước thải lò giết mổ ở các liều lượng FeCl3 khác nhau ..31 Bảng 4.4 pH và độ đục của nước thải sau keo tụ có bổ sung vôi ............................32 Bảng 4.5 Giá trị COD (mg/L) trước và sau quá trình keo tụ bằng FeCl3 kết hợp vôi34 Bảng 4.6 Các chỉ tiêu của nước thải trước và sau xử lý ở liều lượng 400 mg/L FeCl3 kết hợp 600 mg/L vôi.............................................................................................36 Bảng 4.7 Các chỉ tiêu của nước thải trước và sau xử lý ở liều lượng 500 mg/L FeCl3 kết hợp 600mg/L vôi..............................................................................................38 Bảng 4.8 Các chỉ tiêu của nước thải trước và sau xử lý ở liều lượng 600 mg/L FeCl3 kết hợp 600mg/L vôi..............................................................................................40 Bảng 4.9 So sánh hiệu suất xử lý giữa 3 liều lượng hóa chất.............................................43 Bảng 4.10 Độ đục và pH nước thải sau keo tụ ở các liều lượng FeCl3 khác nhau ...43 SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 viii Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Cấu tạo điện tích của hạt keo.................................................................... 5 Hình 3.1 Cống xả nước thải tại lò giết mổ gia súc (nơi lấy mẫu) ............................14 Hình 3.2 Bộ Jartest sử dụng làm thí nghiệm...........................................................15 Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm định hướng chọn chất keo tụ...............................17 Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm so sánh giữa phèn nhôm và phèn sắt...................18 Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm định hướng liều lượng chất keo tụ thích hợp.......19 Hình 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm định hướng liều lượng vôi ..................................20 Hình 3.7 Thí nghiệm trên bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng .....................................21 Hình 4.1 Quy trình giết mổ gia súc và các nguồn phát sinh nước thải tại lò giết mổ gia súc tập trung, Xí nghiệp chế biến thực phẩm I............................................22 Hình 4.2 Sơ đồ kích thước bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng....................................26 Hình 4.3 Bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng sau khi chế tạo ......................................27 Hình 4.4 Độ đục của nước thải sau khi keo tụ ở các liều lượng phèn nhôm và phèn sắt khác nhau.................................................................................................28 Hình 4.5 Thí nghiệm định hướng chọn chất keo tụ với phèn sắt.............................28 Hình 4.6 Thí nghiệm định hướng chọn chất keo tụ với phèn nhôm ........................29 Hình 4.7 COD đầu ra của nước thải khi xử lý bằng Al2(SO4)3 và FeCl3 ở liều lượng 400mg/L ................................................................................................................30 Hình 4.8 Độ đục và pH của nước thải sau keo tụ ở các liều lượng khác nhau.........31 Hình 4.9 Biến thiên pH và độ đục của nước thải sau khi xử lý bằng FeCl3 có kết hợp vôi ở các liều lượng khác nhau. .................................................................33 Hình 4.10 Thí nghiệm định hướng liều lượng vôi ..................................................33 Hình 4.11 Nồng độ COD sau keo tụ bằng FeCl3 ở 400 mg/L có bổ sung vôi..........34 Hình 4.12 Nồng độ các chỉ tiêu nước thải trước và sau xử lý không sử dụng hóa chất và sử dụng 400 mg/L FeCl3 kết hợp 600 mg/L vôi .........................................37 Hình 4.13 Nồng độ các chỉ tiêu nước thải trước và sau xử lý không sử dụng hóa chất và sử dụng 500 mg/L FeCl3 kết hợp 600 mg/L vôi .........................................39 Hình 4.14 Nồng độ các chỉ tiêu nước thải trước và sau xử lý không sử dụng hóa chất và sử dụng 600 mg/L FeCl3 kết hợp 600 mg/L vôi…………………………………………………………………………………41 SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 ix Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SS Suspended Solid Chất rắn lơ lửng BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học TKN Total Kjeldahl Nitrogen Tổng nitơ Kjeldahl TP Total phosphorus Tổng photpho TCVN SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 Tiêu chuẩn Việt Nam x Luận văn tốt nghiệp Đại Học SVTH: Đặng Thị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 CBHD: Lê Hoàng Việt xi Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt CHƯƠNG I GIỚI THIỆU Hiện nay nền kinh tế của nước ta ngày một phát triển, mức sống người dân ngày càng cao do đó các nhu cầu thiết yếu cũng tăng lên, đặc biệt ăn uống là một trong những nhu cầu không thể thiếu. Một trong những nguồn cung cấp thực phẩm chủ yếu cho nhu cầu này chính là các sản phẩm chế biến từ thịt gia súc, gia cầm vì vậy các hoạt động giết mổ gia súc, gia cầm diễn ra hằng ngày để đáp ứng nhu cầu của con người. Theo Cục thú y năm 2012, hiện trên cả nước có 28.258 điểm giết mổ gia súc, gia cầm nhỏ lẻ. Trong đó, 12 tỉnh trọng điểm phía Bắc có 11.544 cở sở, điểm giết mổ nhưng mới chỉ có 59 cơ sở giết mổ tập trung (chiếm 0,51%). Số lượng điểm giết mổ tại các tỉnh miền Đông Nam Bộ được cơ quan thú y kiểm soát giết mổ đạt tỷ lệ 88% trong khi công tác giết mổ tại các tỉnh miền Bắc còn rất nhiều yếu kém. Trong hoạt động giết mổ gia súc nước được sử dụng hầu hết ở các công đoạn (giết, cạo lông, mổ moi ruột, xẻ thịt, làm lòng, rửa sàn). Nước thải lò giết mổ thường bị ô nhiễm do các thành phần hữu cơ như: mỡ, prôtêin, vi sinh vật cũng như nitơ, photpho và các chất tẩy rửa,…hàm lượng SS, COD, BOD và chất béo cao. Với việc các lò giết mổ nhỏ lẻ có xu hướng giảm thì các cơ sở giết mổ tập trung phải hoạt động tăng công suất nên không đảm bảo điều kiện giết mổ, vệ sinh an toàn thực phẩm cũng như môi trường. Hầu hết các cơ sở giết mổ gia súc chưa có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng vận hành chưa hiệu quả. Nước được thải trực tiếp ra ngoài gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe người dân khu vực xung quanh. Vì vậy, việc nghiên cứu tìm biện pháp xử lý hiệu quả loại nước thải này là rất cần thiết. Nước thải lò giết mổ gia súc được xử lý bằng dây chuyền công nghệ kết hợp các quá trình cơ học, hóa lý, sinh học. Trong đó xử lý sinh học là giai đoạn chính để loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ và các chất dinh dưỡng chứa nitơ, photpho. Do loại nước thải này có nồng độ chất ô nhiễm cao nên xử lý sinh học trực tiếp là rất tốn kém, nên nước thải nếu xử lý hóa lý trước khi xử lý sinh học thì sẽ cho hiệu quả tốt hơn. Hiện nay xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý sử dụng chất keo tụ đang được áp dụng rộng rãi đồng thời cũng gây ít rủi ro trong quá trình vận hành. Hiệu quả hoạt động của bể lắng có chất keo tụ nhanh, lắng tốt, giảm được chi phí trong quá trình xây dựng hệ thống và hỗ trợ tốt cho cách quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Xuất phát từ những vấn đề trên đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải lò giết mổ bằng phương pháp keo tụ tạo bông quy mô phòng thí nghiệm và trên mô hình bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng” được thực hiện với mục đích nghiên cứu xử lý nước thải loại này ở giai đoạn xử lý sơ cấp trước khi xử lý sinh học. Đề tài được tiến hành để lựa chọn chất keo tụ và xác định các thông số vận hành thích hợp để đạt hiệu quả keo tụ tốt nhất. SVTH: ĐặngThị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 1 Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI LÒ GIẾT MỔ 2.1.1 Thành phần nước thải lò giết mổ Tùy theo số loại gia súc, số lượng gia súc giết mổ, cách giết mổ, cách thu hồi và xử lý sản phẩm phụ trong quá trình giết mổ mà tính chất, thành phần nước thải lò giết mổ khác nhau . Trong các xí nghiệp giết mổ thường gồm có các nơi như khu mổ, nơi làm lòng và nơi tháo phân, trong đó nơi tháo phân chứa hơn 50% chất ô nhiễm. Nó phụ thuộc vào: - Tỉ lệ thu hồi tiết. - Cách tháo phân. Qua kết quả nghiên cứu của một số nhà khoa học như Rodolfs et al (1953), Lloyd et al (1956), Kỹ Quang Vinh (1999) trích bởi Dương Thúy Hoa (2004) thành phần và đặc tính nước thải xí nghiệp giết mổ heo như sau: (Bảng 2.1) SVTH: ĐặngThị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 2 Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt Bảng 2.1 Thành phần và đặc tính của nước thải xí nghiệp giết mổ gia súc Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị Xí nghiệp giết mổ tập trung thành phố Cần Thơ pH - 6,3 - 10 6,7 - 7,28 BOD5 mg/L 496 - 600 800 – 1785 COD mg/L 1000 – 11118 - NH4+-N mg/L 5 - 300 50 – 165 Đạm tổng mg/L 70 - 300 126 - 204,75 NO2-N mg/L 0,249 - 0,143 - Tổng photpho mg/L 5 – 137 19,5 - 28,47 Tổng rắn mg/L 1000 - 4500 1130 – 4170 Chất rắn lơ lửng mg/L 85 - 1000 1230 – 2328 Chất hữu cơ lơ lửng mg/L 730 - 5462 110 – 250 Mỡ mg/L 50 - 900 50 – 270 Chất hữu cơ mg/L 1640 - 5787 1110 – 1760 Fe tổng cộng mg/L 0,37 - 1,82 - Độ đục NTU 456 - 1300 - Độ cứng CaCO3/L 300 - 378 - Chất rắn lắng mg/L 10 - Nhiệt độ o 18 - 35 28,54 - 32,5 C (Dương Thúy Hoa, 2004) 2.1.2 Tác hại của nước thải từ lò giết mổ Nước thải do hoạt động giết mổ chứa chất hữu cơ và nitơ cũng như những mầm bệnh là vi khuẩn Samonella, Shigella, ký sinh trùng, amip, nang bào… Tất cả chúng theo nước thải trong quá trình giết mổ đi ra ngoài môi trường, ảnh hưởng đến những người trực tiếp tham gia giết mổ và kể cả người dân sống khu vực xung quanh. Khâu làm lòng phát thải ra một lượng lớn nước thải bị ô nhiễm gồm các chất hữu cơ không tan và các chất tạo nên nhủ tương. Nước thải ra sau quá trình giết mổ bị ô nhiễm do mỡ, chất thải, máu động vật và một số chất tẩy rửa. Trong nước thải còn chứa nhiều prôtêin và các chất dinh dưỡng bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, photpho với hàm lượng khá cao. Bên cạnh đó, nước thải giết mổ chứa hàm lượng SS, BOD5, COD và chất béo cao nên dễ bị phân hủy sinh học gây mùi hôi thối và làm ô nhiễm nguồn nước. Khi xả nước thải lò giết mổ vào hệ thống thoát nước của SVTH: ĐặngThị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 3 Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt các khu dân cư đô thị sẽ gây mùi khó chịu và gây khó khăn cho công tác xử lí nước thải. Nếu nước thải được xả tràn tại chỗ ngay khu vực giết mổ sẽ thấm vào đất, với thời gian phơi nhiễm dài mang theo các hóa chất được sử dụng trong quá trình giết mổ sẽ có khả năng ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm. Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu,… Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng đến môi trường sống của các loài thủy sinh, đồng thời gây tác hại về mặt cảnh quan (tăng độ đục nguồn nước) và gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước… 2.1.3 Phương pháp xử lý nước thải lò giết mổ Theo Lương Đức Phẩm (2007), công nghệ xử lý nước thải lò giết mổ chia 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: Xử lý sơ bộ: giai đoạn này chủ yếu loại bỏ váng, dầu mỡ, một phần chất rắn lơ lửng bằng lưới hoặc rây. Giai đoạn 2: Xử lý hóa lý: nước thải sau khi hớt váng và rây được làm kết bông để tách vón cục. Thường dùng phương pháp tuyển nổi bằng không khí hòa tan. Kết bông được tạo nên ở điều kiện trung tính bằng clorua sắt và một polymer, hoặc trong môi trường axit khi cho thêm lignosulfunat nếu muốn thu hồi prôtêin đã kết bông. Giai đoạn này có thể làm giảm BOD5 từ 70 – 80%, SS là 90%. Giai đoạn 3: Xử lý sinh học: tùy theo yêu cầu xử lý nước thải có thể áp dụng các phương pháp sau:  Kỹ thuật bùn hoạt tính ở aeroten có tải trọng trung bình hoặc nhỏ.  Kỹ thuật màng sinh học bám trên các bao nhựa ở các lọc sinh học với dòng ngược hoặc xuôi, sau khi đã xử lý sơ bộ cẩn thận.  Trường hợp xử lý nước thải quá đặc cần phải xử lý kị khí trước khi xử ký hiếu khí  Pha loãng với nước thải đô thị rồi tiến hành xử lý hiếu khí Quá trình xử lý sinh học tốn nguồn đầu tư và diện tích lớn nên cần xử lý sơ bộ bằng tạo bông, tách vón cục có thể giảm BOD và SS của nước thải 80 – 85% và 85 – 90% trước khi đưa vào xử lý chính thức. 2.2 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG 2.2.1 Khái niệm Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất, trong đó các hạt keo lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của các chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước một cách dễ dàng bằng các biện pháp lắng lọc hay tuyển nổi (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003). Ngô Xuân Trường et al (2008) cho rằng keo tụ - kết bông là một trong những hình thức xử lý nước thải làm các chất lơ lửng và các chất keo kết tủa lại thành những hạt cặn có kích thước lớn hơn hoặc kết thành những bông cặn và có thể loại ra khỏi SVTH: ĐặngThị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 4 Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt nước bằng cách để lắng hoặc lọc chậm. Nhờ keo tụ nước trở nên trong hơn và các vi trùng gây bệnh bám vào các hạt sẽ bị khử đi. 2.2.2 Bản chất hạt keo Theo Trịnh Xuân Lai (2004), trong quá trình xử lý nước ta thường gặp 2 loại keo: Keo kị nước: keo không kết hợp với các phân tử nước của môi trường để tạo ra vỏ bọc hyđrat, các hạt keo riêng biệt mang điện tích lớn và khi điện tích này được trung hòa thì độ bền của hạt keo sẽ bị phá vỡ. Keo háo nước: có khả năng kết hợp với các phân tử nước tạo thành vỏ bọc hyđrat, các hạt keo riêng biệt mang điện tích bé và dưới tác dụng của các chất điện phân không bị keo tụ. Trong quá trình xử lý nước thải bằng chất keo tụ thì keo kị nước đóng vai trò chủ yếu. Lớp ion trái dấu bên ngoài Lớp ion trái dấu bên trong Hạt mang điện tích âm Mặt trượt Hình 2.1 Cấu tạo điện tích của hạt keo (Hoàng Văn Huệ, 2002) Các hạt keo mang điện tích âm trong nước hút các ion dương tạo thành hai lớp điện tích dương bên trong và bên ngoài, các ion dương bên ngoài liên kết lỏng lẻo, nên dễ dàng bị trượt ra làm điện tích âm của hạt giảm, do đó hiệu số điện năng giữa 2 lớp điện tích bên trong và ngoài giảm nên điện thế zeta (điện thế động) giảm. Giảm điện thế zeta bằng cách cho thêm các ion dương để phá vỡ sự ổn định của các hạt keo ở trạng thái trung hòa, làm tăng khả năng keo tụ tạo bông. 2.2.3 Phương pháp keo tụ bằng hệ keo Nguyễn Thị Thu Thủy (2003) cho rằng trong quá trình này người ta sử dụng muối nhôm hoặc sắt hóa trị 3, còn gọi là phèn nhôm hoặc sắt làm chất keo tụ đây là hai loại hóa chất rất thông dụng trong xử lý nước cấp, nhất là nước sinh hoạt. Ưu điểm của các loại phèn trên là chúng có khả năng tạo ra hệ keo kị nước và khi keo tụ thì tạo ra bông cặn có bề mặt hoạt tính phát triển cao, có khả năng hấp thụ, thu hút, dính kết các tạp chất và keo làm bẩn trong nước. SVTH: ĐặngThị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 5 Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt Các muối này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan, trong dung dịch chúng phân ly thành cation và anion theo phản ứng sau: Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO42- FeCl3 Fe3+ + 3Cl- Quan sát quá trình keo tụ dùng phèn nhôm, sắt có khả năng tạo ra ba loại bông cặn sau: Loại thứ nhất là tổ hợp của các hạt keo tự nhiên bị phá vỡ thế điện động zeta, loại này chiếm số ít. Loại thứ hai gồm các hạt keo mang điện tích trái dấu nên kết hợp với nhau và trung hòa điện tích. Loại này không có khả năng kết dính và hấp phụ trong quá trình lắng tiếp theo vì vậy số lượng cũng không đáng kể. Loại thứ ba được hình thành từ các hạt keo do thủy phân chất keo tụ với các anion có trong nước nên bông cặn có hoạt tính bề mặt cao, có khả năng hấp phụ chất bẩn trong khi lắng tạo thành các bông cặn lớn hơn. Trong xử nước bằng keo tụ, loại bông cặn thứ ba chiếm ưu thế và có tính quyết định đến hiệu quả keo tụ nên các điều kiện ảnh hưởng đến sự hình thành bông cặn loại này được quan tâm hơn cả. 2.2.4 Cơ chế của quá trình keo tụ Theo Lâm Minh Triết (2006), khi chất keo tụ cho vào nước và nước thải, các hạt keo bản thân trong nước bị mất tính ổn định, tương tác với nhau kết cụm hình thành các bông cặn lớn, dễ lắng. Quá trình mất tính ổn định của hạt keo là quá trình hóa lý phức tạp, có thể giải thích dựa trên các cơ chế sau: Giảm điện thế zeta tới giá trị mà tại đó dưới tác dụng của lực hấp dẫn Van der Waals cùng với năng lượng khuấy trộn cung cấp thêm, các hạt keo trung hòa kết cụm và tạo thành bông cặn; - Các hạt kết cụm lại do sự hình thành cầu nối giữa các nhóm hoạt tính trên hạt keo; - Các bông cặn đã hình thành khi lắng xuống sẽ bắt giữ các hạt keo trên quỹ đạo lắng. - 2.2.5 Các chất keo tụ Hóa chất được sử dụng làm keo tụ phổ biến là: FeCl3: clorua sắt (III) FeSO4: sulfat sắt (II) Al2(SO4)3: sulfat nhôm (III) Polyalummiumchloride (PAC) Ngoài ra, vôi Ca(OH)2 và carbonate natri Na2CO3 cũng được sử dụng để tạo thuận lợi cho việc kết bông. Liều lượng hóa chất phải được thử nghiệm dần trong phòng thí nghiệm hóa nước để xác định liều lượng thích hợp cho nhu cầu dùng nước. SVTH: ĐặngThị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 6 Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt Ngoài ra, các hóa chất polyelectrolyte có thể dùng như một chất phụ gia để tăng tính keo tụ và làm cho lắng đọng có hiệu quả hơn. (Ngô Xuân Trường et al. 2004) Bảng 2.2 Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình keo tụ Công thức Trọng lượng Trọng lượng riêng, kg/m3 phân tử Khô Dung dịch Al2(SO4)3.18H2O 666,7 961 ÷ 1201 Al2(SO4)3.14H2O 594,3 961 ÷ 1201 Ferric chloride FeCl3 162,1 1364 ÷ 1490 Ferric sulfat Fe2(SO4 )3 Fe2(SO4)3.3H2O 400 454 1121 ÷ 1153 Ferric sulfat (copperas) Fe2(SO4)3.7H2O 526 993 ÷ 1057 Vôi Ca(OH)2 56 theo CaO 561 ÷ 801 Tên hóa chất Phèn nhôm 1249 ÷ 1281 (49%) 1330 ÷ 1362 (49%) (Metcalf & Eddy, 1991) Phèn nhôm Nhôm sunfat Al2(SO4)3.18H2O hay nhôm clorua là chất keo tụ truyền thống sử dụng rộng rãi. Phèn đơn loại tiêu chuẩn (nhôm sunfat ) có hàm lượng nhôm oxit tính theo Al2O3 là 15,5% ( 8,1% Al3+ ). Khi sử dụng phèn nhôm muối nhôm bị thủy phân và tạo ra axit, mỗi ion Al3+ tạo ra 3 ion H+ , tức là 1kg phèn nhôm tạo 0,75 lít axit clohyđric đặc (36%). Axit sinh ra sẽ làm giảm độ kiềm của nước và làm giảm pH. Do sau khi keo tụ, nước được tiếp tục xử lý vi sinh để oxi hóa amoni và chất hữu cơ với vùng pH tối ưu của nó là khoảng 8 – 9, quá trình cần một lượng kiềm khá lớn, vì vậy chế độ keo tụ cần đảm bảo hài hòa các yếu tố trên (Lê Văn Cát, 2007). Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001), nhôm sulfat khi cho vào nước sẽ tác dụng tương hỗ với bicacbonate chứa trong nước tạo thành nhôm hydroxit dạng gel: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2  2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 Nếu độ kiềm của nước không đủ ta phải tăng lên bằng cách cho thêm vôi khi đó: Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2  2Al(OH)3 + 3CaSO4 Bông hydroxit tạo thành sẽ hấp phụ và dính kết các chất huyền phù, các chất ở dạng keo trong nước thải tức là chuyển sang trạng thái tập hợp không ổn định. Với các điều kiện thủy động học thuận lợi, những bông đó sẽ lắng xuống đáy bể lắng ở dạng cặn. Phèn sắt SVTH: ĐặngThị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 7 Luận văn tốt nghiệp Đại Học CBHD: Lê Hoàng Việt Sulfat sắt ngậm nước và vôi: theo Lê Hoàng Việt (2003), trong hầu hết các trường hợp sắt sulfat không sử dụng riêng lẻ mà phải kết hợp với vôi để tạo kết tủa, các phản ứng xảy ra như sau: FeSO4.7H2O + Ca(HCO3)2 ↔ 2Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 2H2O 2Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 ↔ 2Fe(OH)2 + CaCO3 + 2H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ↔ 4Fe(OH)3 Ferric chloride: phản ứng xảy ra như sau: FeCl3 + 3H2O ↔ Fe(OH)3 + 3H+ + 3 Cl – 3H+ + 3 HCO3 - ↔ 3H2CO3 Ferric chloride và vôi: phản ứng xảy ra như sau: FeCl3 + Ca(OH)2 ↔ 3CaCl2 + 2 Fe(OH)3 Ferric sulfate và vôi: cho rằng phản ứng xảy ra như sau: Fe(SO4)3 + Ca(OH)2 ↔ 3CaSO4 + 2 Fe(OH)3 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (1999) cho rằng Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do: Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn; Độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành phần muối; Có thể khử được mùi vị khi có H2S. SVTH: ĐặngThị Thúy - 1100952 Nguyễn Thị Mỹ Phương - 1100932 8