- ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ TUYỂN NỔI ĐIỆN HÓA NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÁ DA TRƠN Lê Hoàng Việt 1 , Doãn Thị Ngọc Mai 1 , Đào Tấn Phương 1 và Nguyễn Võ Châu Ngân 1. - Nước thải chế biến cá da trơn, tuyển nổi điện hóa. - Nghiên cứu được tiến hành để đánh giá tính khả thi về mặt kỹ thuật của việc áp dụng phương pháp tuyển nổi điện hóa ở công đoạn xử lý sơ cấp trong hệ thống xử lý nước thải tại các cơ sở chế biến cá da trơn. - Bốn thí nghiệm đã được tiến hành để lựa chọn các thông số vận hành thích hợp. - Kết quả vận hành mô hình bể tuyển nổi điện hóa với các thông số được chọn như góc nghiêng điện cực 45 o , diện tích bản điện cực 486 cm 2 , khoảng cách điện cực 1 cm, thời gian lưu nước 30 phút cho kết quả loại bỏ SS, COD, BOD, TKN, P tổng lần lượt là 83,2%. - Nước thải sau tuyển nổi đạt yêu cầu đưa vào công đoạn xử lý sinh học phía sau.. - (2011) nguồn gây ô nhiễm chính của các cơ sở chế biến thủy sản là nước thải từ quá trình sản xuất có nồng độ SS, COD, BOD 5 , tổng ni-tơ và phốt-pho cao. - Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào nguyên liệu thô (tôm, cá, mực, cua…) và lượng nước tiêu thụ trong quá trình sản xuất (cá da trơn từ 5 - 7 m 3 /tấn sản phẩm), đặc biệt nước thải từ chế biến cá da trơn có nồng độ dầu, mỡ cao từ 250 mg/L đến 830 mg/L. - Với thành phần nước thải như thế, xử lý sinh học là công đoạn chính của qui trình xử lý nước thải. - Tuy nhiên, đối với nước thải có nồng độ SS, BOD 5. - đòi hỏi công đoạn xử lý sơ cấp có hiệu suất cao để nước thải sau xử lý đủ điều kiện vào hệ thống xử lý sinh học.. - Hiện nay, xử lý sơ cấp nước thải bằng bể tuyển nổi được ứng dụng khá rộng rãi vì nó có vận tốc lắng chậm trong một thời gian ngắn giúp loại bỏ dầu mỡ, các hạt chất rắn nhỏ (Gerard, 1997). - Bên cạnh đó, quá trình keo tụ điện hóa đã được nghiên cứu để xử lý nước thải của lò giết mổ (Budiyono et al., 2010), nước thải thuộc da (Murugananthan et al., 2004), loại bỏ dầu mỡ, tăng hiệu quả loại bỏ SS và COD trong nước thải (Mohammed et al., 2010;. - Ở Việt Nam, các công bố về lĩnh vực này chưa nhiều, các công trình của Hồ Văn Khánh (2004) và Nguyễn Thị Hường (2009) cũng chỉ mới tập trung vào cơ sở của quá trình keo tụ điện hóa.. - Nghiên cứu “Đánh giá hiệu quả tuyển nổi điện hóa nước thải chế biến cá da trơn” được tiến hành ở qui mô phòng thí nghiệm để nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến việc ứng dụng phương pháp này.. - Các thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí. - nghiệm (PTN) Xử lý Nước, các chỉ tiêu theo dõi được phân tích tại PTN Hóa Kỹ thuật Môi trường của Bộ môn Kỹ thuật Môi trường, Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ, trong khoảng thời gian từ 8/2014 đến 12/2014.. - Đối tượng thí nghiệm là nước thải lấy từ hố thu nước thải tập trung tại các thời điểm tiếp nhận và cắt tiết cá (sáng từ 7 - 8 giờ. - 2.2 Mô hình hệ thống tuyển nổi sử dụng cho các thí nghiệm. - Mô hình hệ thống tuyển nổi bao gồm:. - Bể tuyển nổi làm bằng kính có kích thước dài × rộng × cao là 41 cm × 12 cm × 30 cm, dưới đáy bể có giá đặt các điện cực. - Bình ma-ri-ốt để cung cấp nước thải cho bể ở một lưu lượng ổn định. - Các bộ phận chủ yếu của mô hình thí nghiệm được thể hiện ở Hình 1.. - Hình 1: Các bộ phận của mô hình thí nghiệm 2.3 Phương pháp tiến hành thí nghiệm. - Bốn thí nghiệm (TN) định hướng được thực hiện nhằm xác định các thông số thích hợp vận hành mô hình gồm: góc nghiêng điện cực (GNĐC) so với phương ngang, diện tích bản điện cực (DTBĐC), khoảng cách điện cực (KCBĐC), thời gian lưu nước (TGL). - Độ đục và COD được chọn phân tích trong các thí nghiệm này.. - Các thông số lựa chọn từ TN định hướng sẽ. - đánh giá hiệu quả xử lý sơ cấp nước thải bằng phương pháp tuyển nổi điện hóa. - Cách bước tiến hành thí nghiệm được trình bày trong Hình 2.. - 2.4 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu. - Nước thải trước và sau tuyển nổi được tiến hành đo đạc và phân tích các chỉ tiêu gồm độ mặn, độ dẫn điện, độ đục, pH, DO, SS, BOD 5 , COD, TKN, P tổng theo các qui trình hướng dẫn bởi APHA, AWWA &. - Thanh gạt váng Bể tuyển nổi. - 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm hóa lý của nước thải. - Kết quả lấy và phân tích mẫu trong 3 ngày liên tiếp cho thấy nước thải thí nghiệm có nhiều máu, cặn lơ lửng, dầu mỡ và có mùi tanh, pH do vậy nhôm được chọn làm điện cực để tiến hành các thí nghiệm (Trần Hiếu Nhuệ, 2001).. - 702 mg/L khá cao, nếu đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học sẽ làm giảm hiệu quả xử lý.. - Tổng hợp các yêu cầu đối với các chỉ tiêu SS, dầu mỡ, BOD 5 , COD, TKN, P tổng thì tuyển nổi điện hóa là giải pháp thích hợp để giảm tải cho hệ thống xử lý sinh học.. - Hình 2: Các bước tiến hành thí nghiệm. - Bảng 1: Thành phần nước thải của công ty cổ phần thủy sản Mekong. - Độ đục NTU . - QCVN 40:2011/BTNMT 3.2 Các thí nghiệm định hướng. - 3.2.1 Xác định góc nghiêng điện cực thích hợp Thí nghiệm tiến hành với các thông số cố định gồm: DTBĐC 486 cm 2 , hiệu điện thế 12 V, KCBĐC 1 cm và TGL 30 phút (ứng với tải lượng nạp nước bề mặt q = 8,33 L/m 2 .phút). - Thí nghiệm tiến hành trong 3 ngày, mỗi ngày vận hành khoảng 360 phút (khoảng 120 phút cho một góc nghiêng). - Khi bể hoạt động ổn định cứ 30 phút vận hành lấy mẫu một lần để đo độ đục và phân tích COD.. - Độ đục sau tuyển nổi tăng khi GNĐC biến thiên từ 45 - 90 o , tuy nhiên không có sự khác biệt giữa góc 45 o và 60 o (p>0,05). - Từ đó GNĐC 45 o được lựa chọn để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.. - Hình 3: Độ đục và nồng độ COD của nước thải ở các GNĐC khác nhau Ghi chú: các nghiệm thức khác chữ cái khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%. - 3.2.2 Xác định diện tích điện cực thích hợp Thí nghiệm này tiến hành với các thông số:. - DTBĐC thay đổi ở các diện tích thí nghiệm với 3 giá trị 243 cm 2 , 324 cm 2 , 486 cm 2 ứng với mật độ dòng điện lần lượt là 0,0142 A/cm A/cm A/cm 2. - Trong quá trình thí nghiệm bọt khí xuất hiện. - Kết quả đo đạc cho thấy độ đục nước thải giảm khi DTBĐC tăng lên, cụ thể là giảm 84,9% đối với 243 cm 2 . - Tương tự, nồng độ COD sau tuyển nổi giảm khi tăng DTBĐC, hiệu suất loại bỏ COD cụ thể 67,44% đối với 243 cm đối với 324 cm 2 và 76,7% đối với 486 cm 2 . - Kết quả phân tích thống kê cho thấy độ đục và COD trong nước thải sau. - Hình 4: Độ đục và nồng độ COD của nước thải ở các DTBĐC khác nhau Ghi chú: các nghiệm thức khác chữ cái khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%. - Bên cạnh đó, diện tích điện cực nhôm càng lớn thì bị tan càng nhiều. - Sau thời gian lưu 30 phút điện cực nhôm diện tích 486 cm 2 bị tan 318,5 mg;. - Như vậy, hiệu suất xử lý tỉ lệ thuận với lượng nhôm hòa tan trong quá trình vận hành mô hình.. - Từ kết quả này DTBĐC 486 cm 2 được chọn để. - sử dụng trong thí nghiệm tiếp theo.. - 3.2.3 Xác định khoảng cách điện cực thích hợp Trong thí nghiệm này thông số cố định gồm:. - KCBĐC thay đổi ở các khoảng cách thí nghiệm lần lượt là 1 cm, 2 cm và 3 cm.. - Hình 5: Độ đục và nồng độ COD của nước thải ở các KCBĐC khác nhau Ghi chú: các nghiệm thức khác chữ cái khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%. - Kết quả phân tích độ đục và COD cho thấy khi tăng khoảng cách điện cực thì độ đục sẽ tăng lên, ứng với giảm hiệu suất loại bỏ độ đục, cụ thể ở KCBĐC là 1 cm hiệu suất làm giảm độ đục là 90,4%, so với 85,9% ở 2 cm và 82,9% ở 3 cm.. - Tương tự, nồng độ COD giảm khi KCBĐC giảm.. - Do hiệu suất xử lý có khuynh hướng giảm khi tăng khoảng cách điện cực nên không tiến hành thêm thí nghiệm ở khoảng cách điện cực lớn hơn 3 cm. - Ở thí nghiệm này không giảm khoảng cách. - dưới 1 cm do khi điện cực càng gần thì lượng điện tiêu thụ tăng, dễ gây sự cố chập điện làm hư hỏng thiết bị khi vận hành. - Ngoài ra, điện năng tiêu thụ để xử lý 1 L nước thải của các KCBĐC khác nhau chênh lệnh không đáng kể, cụ thể với khoảng cách 1 cm là 1,98 W/L, 2 cm là 1,86 W/L và 3 cm là 1,64 W/L. - do đó KCBĐC 1 cm được chọn để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.. - Trong thí nghiệm này các thông số cố định gồm: hiệu điện thế 12 V, GNĐC 45 o , DTBĐC 486 cm 2 , KCĐC 1 cm (chọn từ các thí nghiệm trước).. - Thông số biến thiên là thời gian lưu nước trong bể tuyển nổi với các mức 20 phút, 25 phút và 30 phút (ứng với tải nạp nước bề mặt lần lượt là 12,50 L/m 2 .phút. - Hình 6: Độ đục và nồng độ COD của nước thải ở các TGL khác nhau Ghi chú: các nghiệm thức khác chữ cái khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%. - Kết quả đo độ đục của nước thải giảm khi thời gian lưu tăng. - Hiệu suất làm giảm độ đục tốt nhất ở TGL 30 phút đạt ở TGL 25 phút và 76,67% ở TGL 20 phút. - Độ đục, COD và SS trong nước thải có liên hệ với nhau nên khi độ đục giảm thì SS và COD cũng giảm theo.. - Từ hiệu suất loại độ đục và COD cũng như kết quả phân tích thống kê, thời gian lưu 30 phút được chọn để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.. - Qua 4 thí nghiệm đã thực hiện, các thông số vận hành thích hợp của bể tuyển nổi điện hóa là GNĐC 45 o , DTBĐC 486 cm 2 , KCĐC 1 cm, và TGL 30 phút được sử dụng làm thông số vận hành trong thí nghiệm chính thức xác định hiệu quả xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp tuyển nổi điện hóa.. - 3.3 Hiệu quả xử lý nước thải chế biến cá da trơn bằng phương pháp tuyển nổi điện hóa. - Thí nghiệm này cố định các thông số đã chọn từ các thí nghiệm định hướng được tiến hành trong ba ngày: 04, 13 và 20/10/2014. - Mỗi ngày thu mẫu nước thải sau tuyển nổi 3 lần, trong đó lần 1 sẽ được thu sau 40 phút vận hành mô hình, sau đó cách 30 phút lấy mẫu một lần cho hai lần thu mẫu còn lại. - Cả 3 mẫu nước thải sau tuyển nổi được trộn lẫn với nhau để phân tích như là kết quả của mẫu nước đầu ra.. - Hiệu quả loại bỏ SS của phương pháp tuyển nổi điện hóa khá cao đạt 83,2%, nồng độ SS sau tuyển nổi đủ điều kiện đưa vào công đoạn xử lý sinh học tiếp theo (<. - COD đạt hiệu suất xử lý 76,8%. - (2011), tuy nhiên sự khác biệt này chủ yếu là do khác điều kiện vận hành cũng như khác loại nước thải xử lý.. - Bảng 2: Nồng độ nước thải trước và sau tuyển nổi bằng phương pháp tuyển nổi điện hóa. - Chỉ tiêu Trước tuyển nổi (n = 3) Sau tuyển nổi (n = 3). - TKN, BOD 5 là 68,3% giúp giảm tải rất lớn cho hệ thống xử lý sinh học phía sau. - 500 mg/L đủ yêu cầu đưa vào bể bùn hoạt tính truyền thống để xử lý tiếp phía sau. - thành 0,81 giúp cải thiện hiệu quả công đoạn xử lý sinh học. - Thêm vào đó, DO trong nước sau tuyển nổi tăng từ 0,95 mg/L lên 3,11 mg/L giúp tiết kiệm chi phí năng lượng nếu công đoạn tiếp theo là xử lý sinh học hiếu khí. - Đây là một lợi điểm của phương pháp tuyển nổi so với phương pháp keo tụ hóa học.. - Trong nghiên cứu này với các thông số vận hành được lựa chọn là điện cực nhôm với GNĐC 45 o , DTBĐC là 486 cm 2 , KCĐC là 1 cm, TGL 30 phút và hiệu điện thế là 12 V, bể tuyển nổi điện hóa dùng để xử lý nước thải chế biến cá da trơn cho hiệu suất loại bỏ SS, COD, BOD 5 , TKN, P tổng lần lượt 83,2. - Sau quá trình tuyển nổi nồng độ DO trong nước tăng lên, giúp giảm chi phí vận hành cho công đoạn xử lý sinh học hiếu khí tiếp theo. - Như vậy, phương pháp tuyển nổi điện hóa là một biện pháp khả thi để xử lý sơ cấp nước thải chế biến cá da trơn đạt yêu cầu đầu vào hệ thống xử lý sinh học.. - Để có thể áp dụng kết quả này vào thực tiễn nên tiến hành thêm các nghiên cứu:. - Nghiên cứu khảo sát thêm những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện hóa như kích thước, số lượng các bọt khí, loại kim loại làm điện cực…. - Nghiên cứu bổ sung chất keo tụ với liều lượng thích hợp nhằm tăng khả năng loại bỏ SS cũng như các thành phần khác trong nước thải thủy sản.. - Nghiên cứu áp dụng phương pháp tuyển nổi điện hóa để xử lý sơ bộ cho các loại nước thải khác.. - Nghiên cứu ứng dụng dòng điện xoay chiều trong xử lý nước thải dệt nhuộm. - Tài liệu kỹ thuật Hướng dẫn đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải và giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải đối với ngành Chế biến thuỷ sản - Dệt may - Giấy và bột giấy. - Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp