Nghiên cứu xử lý nước thải lò mổ gia súc, gia cầm tập trung bằng kỹ thuật sinh học.

Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Hồng Khánh
Đơn vị thực hiện Viện Công nghệ Môi trường
Thời gian thực hiện 2007 - 2008
Mục tiêu đề tài

* Mục tiêu:

Lâu dài:
- Đóng góp cơ sở khoa học trong chiến lược bảo vệ môi trường.

Ngắn hạn:
- Hoàn thiện qui trình xử lý nước thải lò mổ tập trung trên cơ sở sử dụng các kỹ thuật sinh học.

Nội dung đề tài

 

* Nội dung nghiên cứu:
- Khảo sát, tìm hiểu và xây dựng đặc trưng chất và lượng nước thải của hai lò mổ tại Hà Nội.
- Xây dựng công nghệ xử lý qui mô phòng thí nghiệm.
- Xây dựng các tổ hợp (hệ) xử lý khác nhau - khảo sát và đánh giá hiệu quả xử lý.
- Lựa chọn công nghệ và thiết kế pilot.

Kết quả đạt được

Đề tài đã thực hiện toàn bộ nội dung nghiên cứu cụ thể:
1.    Khảo sát, tìm hiểu và xây dựng đặc trưng chất và lượng nước thải  của hai lò mổ tại Hà Nội:
-     Hiện trạng hoạt động.

-    Đặc trưng ô nhiễm của nước thải.
2.     Xây dựng công nghệ xử lý qui mô phòng thí nghiệm.
Phương pháp đông keo tụ kết hợp xử lý phospho.
-    Phèn nhôm, phèn sắt (III) và PAC đều có hiệu quả loại bỏ SS cao (trên 90%). Tuy nhiên, xét về hiệu quả kinh tế (giá thành) phèn nhôm được ưu tiên sử dụng với hàm lượng 500mg/L.
-    Để tăng hiệu quả và giảm thời gian keo tụ, trợ keo tụ, A104 phù hợp nhất với hàm lượng ~ 4mg/l .
-    Phương pháp đông keo tụ cho phép xử lý tới 80% SS và khoảng 50% COD, hàm lượng phospho cũng giảm mạnh (95 - 97%).
Thí nghiệm xử lý yếm khí-kỹ thuật ABR (Anaerobic Baffle Reactor).
-    Sau giai đoạn khởi động hệ ABR, hệ hoạt động ổn định ở nồng độ COD đầu vào là 1000 mg/l hay ở tải lượng là 3kg COD/m3.ngày.
-    Hiệu quả xử lý COD của ABR rất cao trên 90% với tải lượng hữu cơ biến đổi từ 3 đến 8,8 kgCOD/m3.ngày. Với tải lượng 8,8 kgCOD/m3. ngày, chưa có dấu hiệu suy giảm hiệu quả xử lý một cách đáng kể.
-    Quá trình thủy phân xảy ra nhanh trong khoảng thời gian lưu ngắn. Sau 2h, nồng độ NH4+  sinh ra đã chiếm 60-70 % TKN. Sự phân vùng chưa thể hiện rõ rệt trong các thí nghiệm.
Thí nghiệm xử lý hiếu khí - phương pháp bùn hoạt  tính.
Mặc dù, hiệu quả xử lý COD, tốc độ oxy hóa các hợp chất chứa nitơ khá tốt, nhưng sau một thời gian hoạt động, bùn dạng sợi phát triển rất mạnh tại bể sục khí dẫn tới hệ thống không hoạt động được.
Thí nghiệm xử lý hiếu khí - thiếu khí.
Bao gồm hai hệ: hệ thiếu khí - hiếu khí kết hợp (predenitrification- khử - oxy hóa kết hợp) và hệ hiếu khí - thiếu khí (postdenitrification- oxy hóa - khử kết hợp):
Các kết quả thí nghiệm được tiến hành cho thấy, quy trình công nghệ khử kết hợp oxy hóa (predenitrification) có nhiều ưu điểm và có thể là một lựa chọn khi xây dựng quy trình công nghệ tổ hợp để xử lý nước thải giết mổ. Các thông số ô nhiễm cơ bản như COD và tổng nitơ đều đạt tới tiêu chuẩn thải cho phép (TCVN 5945 - 2005 cột B).
Quy trình công nghệ oxy hóa - khử kết hợp (postdenitrification) không mang tính khả thi về kỹ thuật thấp với hai nguyên nhân chủ yếu là vi khuẩn dạng sợi phát triển trong bể hiếu khí và thiếu hụt chất hữu cơ trong giai đoạn khử nitrat.
Xử lý theo phương pháp SBR (Sequencing Batch Reactor) sử dụng nước thải sau đông keo tụ và sau yếm khí.
Quá trình vận hành thiết bị SBR không gặp phải hiện tượng tạo bọt như khi xử lý trực tiếp với nước thải sau đông keo tụ. Tuy nhiên, hiệu quả khử nitrat vẫn chưa đủ cao do phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học đã bị oxy hóa gần như triệt để ở giai đoạn oxy hóa.
Với nước thải sau đông keo tụ, do hàm lượng protein trong nước thải đầu vào lớn, dẫn tới hiện tượng tạo bọt rất mạnh tại giai đoạn thổi khí. Điều này khiến cho việc vận hành thiết bị không thể thực hiện được ngay cả tại quy mô phòng thí nghiệm.
Xử lý phospho
Các kết quả thí nghiệm cho thấy, phốt pho có thể được loại bởi cả 3 loại chất keo tụ với hiệu suất khá cao. Tuy nhiên, phèn nhôm nên được lựa chọn vì có tính khả thi cả về khía cạnh kỹ thuật và kinh tế, hiệu quả xử lý phốt pho đạt 94% với lượng phèn sử dụng là 500mg/l mà không cần bước điều chỉnh pH.
Nghiên cứu xử lý bằng thủy thực vật
Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm:
Sàng lọc cây  thí nghiệm
Kết quả thu được cho thấy:
-    Bèo tây, chuối hoa và thủy trúc có khả năng hấp thu tốt nhất.
-    Tốc sinh trưởng của bèo tây cao nhất.
Lựa chọn nồng độ thí nghiệm (đánh giá ngưỡng chịu tải)
Thí nghiệm trên nước thải giết mổ sau yếm khí:
Bèo tây thể hiện khả năng hấp thu tốt hơn và chống chịu tốt với hàm lượng ô nhiễm của nước thải sau yếm khí.
3.     Xây dựng các tổ hợp (hệ) xử lý khác nhau - khảo sát và đánh giá hiệu quả xử lý.
Xây dựng hệ xử lý yếm khí-hiếu khí
Do tính chất dễ phân hủy của phần hữu cơ nên thời gian lưu thủy lực cần thiết để loại bỏ chất hữu cơ trong hệ hiếu khí chỉ cần 7h. Tuy nhiên, thời gian lưu thủy lực cần thiết để oxy hóa NH4+ là 12h. Do đó, thời gian lưu thủy lực được lựa chọn cho hệ thống hiếu khí là 12h. Hệ hiếu khí vận hành với nước thải sau công đoạn xử lý yếm khí có tính ổn định cao, không thấy xuất hiện vi khuẩn dạng sợi trong hệ.
Xây dựng hệ xử lý yếm khí-hiếu khí-thiếu khí
Để đạt được mục đích xử lý nitơ, hệ MLE là phù hợp nhất do hệ tận dụng được hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải đầu vào để tăng tốc độ của quá trình khử. Với tỷ số tuần hoàn nội là 4,4 và thời gian lưu thủy lực tại bể thiếu khí là 8,3h, hiệu suất của quá trình khử nitơ đạt 82,1% cho phép xử lý nitơ đạt tới tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005.
4.     Lựa chọn công nghệ và thiết kế pilot bao gồm:
Với những địa điểm không có diện tích lớn, dây chuyền xử lý nên áp dụng là đông keo tụ, yếm khí (ABR) và MLE.
Với những nơi có diện tích rộng và có hồ ao, sử dụng công nghệ yếm khí (ABR) kết hợp với thủy thực vật.
5.     Xây dựng pilot công suất 15 m3/ngày.
Địa điểm xây dựng: cơ sở Dũng Phượng thuộc Thành phố Thái Nguyên và là một trong ba cơ sở được qui hoạch làm khu giết mổ gia cầm tập trung của Thành phố.
Đã đánh giá hiệu quả xử lý sau 3 tháng.
Như vậy, hệ thống pilot giết mổ gia súc, gia cầm công suất 15 m3/ngày đêm đi vào hoạt động ổn định sau 4 tháng. Hệ thống đạt hiệu quả xử lý cao, đạt tiêu chuẩn thải.
Tóm lại: ngoài các yếu tố về mặt kỹ thuật như đặc trưng nguồn thải, trình độ công nghệ còn phải kể đến một số yếu tố khác quyết định tính bền vững của hệ xử lý như:
-    Tính kinh tế: phải kể đến chi phí đầu tư và chi phí vận hành. Hiện nay, các khu giết mổ tập trung đang được nhà nước khuyến khích đầu tư và hỗ trợ kinh phí xây dựng, tuy nhiên lợi nhuận thu được từ hoạt động giết mổ không cao.
-    Vị trí: diện tích mặt bằng cũng là một yếu tố quan trọng tác động đến việc lựa chọn công nghệ xử lý.
-    Đặc điểm nguồn tiếp nhận: xử lý đạt đến tiêu chuẩn xả thải là điều rất tốt. Tuy nhiên, khi việc xử lý chỉ nhằm mục đích giảm thiểu để phù hợp với các đặc điểm nguồn tiếp nhận tại địa phương (mục đích nông nghiệp, nuôi trồng...) cũng là yếu tố cần xem xét trong xây dựng công nghệ xử lý.
Từ những nghiên cứu trên các bước công nghệ riêng rẽ, phân tích về cả khía cạnh kinh tế và kỹ thuật, một hệ thống dây chuyền hoàn chỉnh được đưa ra với các bước công nghệ gồm đông keo tụ, yếm khí và MLE. Hệ thống xử lý đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tới tiêu chuẩn TCVN 5495 – 2005 cột B. Đây là một hệ thống có hiệu quả tốt, có tính ổn định và dễ dàng vận hành. Ngoài ra, tính kinh tế của hệ thống cũng phù hợp. Hệ thống được xây dựng dựa trên các bước công nghệ truyền thống nên các doanh nghiệp ứng dụng có thể tiếp cận dễ dàng trong quá trình vận hành.
Với các vùng có diện tích lớn, nghiên cứu của đề tài cũng đề xuất một công nghệ đơn giản hơn và rẻ tiền hơn, chỉ gồm hai bước xử lý là yếm khí và xử lý bằng thủy thực vật.  
Công nghệ này đã được thử nghiệm thành công tại cơ sở giết mổ gia cầm tập trung với qui mô 15 m3/ngày.
Với các kết quả liệt kê ở trên, bao gồm 5 kết quả chính, với khối lượng công việc nghiên cứu khá nhiều và tỉ mỉ. Đề tài đã hoàn thành các nội dung đăng ký. Đặc biệt pilot đã được chủ cơ sở rất hoan nghênh. Tỉnh Thái Nguyên đặc biệt quan tâm và đang cho nhân rộng mô hình vì giá thành xây dựng thấp và chi phí vận hành hợp lý đã làm cho nhiều cơ sở giết mổ thấy sự cần thiết không những để chấp hành việc bảo vệ môi trường và còn cảm thấy họ cần đến khoa học để đảm bảo cho chính gia đình của họ.

Khu vực nghiên cứu

Hà Nội, Thái Nguyên

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".