SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ CẦN THƠ

Khoa học, công nghệ và Đổi mới sáng tạo - Khơi dậy khát vọng kiến tạo tương lai

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất xử lý yếm khí nước thải chế biến thủy sản

[14/07/2023 16:53]

Nghiên cứu do các tác giả Nguyễn Võ Châu Ngân, Phan Thanh Thuận - Trường Đại học Cần Thơ, tác giả Châu Bảo Trung – Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Kiên Giang thực hiện nhằm khảo sát mức nhiệt độ phù hợp để xử lý yếm khí nước thải chế biến thủy sản.

Nhóm ngành nuôi trồng, đánh bắt và chếbiến thủy sản đem lại nguồn lợi lớn cho sự phát triển kinh tế của đất nước. Hiện tại, thủy sản nước ta nằm trong nhóm các quốc gia có giá trị xuất khẩu hàng đầu thế giới. Tổng Cục Thủy sản (2018) ước tính giá trị xuất khẩu thủy sản 5 tháng đầu năm 2018 đạt 3,1 tỷ USD, tăng 11,1% so với cùng kỳ năm 2017. Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng có thế mạnh về chế biến và xuất khẩu thủy sản, tạo nhiều cơ hội việc làm cho người dân đồng thời thúc đẩy phát triển kinh tế của cả vùng.

Bên cạnh những lợi ích kinh tế thì sự phát triển của ngành chế biến thủy sản cũng gây ra các vấn nạn ô nhiễm môi trường. Trong các nguồn thải từ dây chuyền chế biến thủy sản, nước thải là nguồn  gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất. Chế biến 1 tấn thủy sản tạo ra 4 -6 m3 nước thải có nồng độ ô nhiễm cao: pH từ 5,5 đến 9,0, SS từ 50 đến 194 mg/L, COD từ 694 đến 2070 mg/L, BOD5 từ 391 đến 1539 mg/L, tổng N từ 30 đến 100 mg/L, tổng P từ 3 đến 50 mg/L, dầu mỡ từ 2,4 -100 mg/L (Đồng và ctv., 2011). Thậm chí chất hữu cơ trong nước CBTS có nồng độ BOD5 từ 1200 đến 6000 mg/L, COD từ 3000 đến 10000 mg/L, TSS từ 2000 đến 3000 mg/L (Chowdhury et al., 2010). Loại nước thải này có thể phân hủy sinh học tốt thể hiện qua tỉ lệ BOD5/COD từ 0,6 đến 0,9 (Triết và ctv., 2008).

Trong thực tế, hầu hết các hệ thống xử lý nước thải ở các doanh nghiệp chế biến thủy sản sử dụng bể bùn hoạt tính. Tuy nhiên, việc sử dụng bể bùn hoạt tính tốn nhiều diện tích, tiêu tốn năng lượng cho các hệ thống xử lý và vấn đề bùn khối khó lắng khi vận hành (Việt và Ngân, 2015). Công nghệ lên men yếm khí có lợi thế là xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao, sản sinh bùn ít hơn và có thể thu  được khí sinh học (biogas) (Việt và Ngân, 2014).

Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học yếm khí mang lại lợi ích kinh tế và môi trường. Trong quá trình phân hủy yếm khí, nhiệt độ là một yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng và quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Yu và Fang (2002) cho rằng quá trình phân hủy sinh học trong điều kiện yếm khí nằm trong dãy nhiệt độ rộng từ 0 đến 97°C. Hai biên độ nhiệt sau đây được chú ý để kiểm soát một mẻ ủ yếm khí: ưa ấm 20 - 45°C và ưa nhiệt 50 - 65°C (Monnet, 2003). Sự biến đổi của nhiệt độ trong ngày và giữa các mùa cũng ảnh hưởng đến tốc độ sinh khí. Nhiệt độ vận hành của công trình xử lý yếm khí có thể biến thiên theo thành phần nguyên liệu nạp, loại công trình ủ. Ngưỡng ưa nhiệt giúp giảm thời gian tồn lưu, tăng tải lượng nạp và tăng lượng khí sinh ra, tuy nhiên, khi đó cần năng lượng để cung cấp nhiệt cho công trình ủ (Việt và Ngân, 2014).

Nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thông qua hệ vi sinh vật yếm khí ở các ngưỡng nhiệt độ khác nhau, góp phần nâng cao hiệu quả xử lý yếm khí nước thải chế biến thủy sản; đồng thời đánh giá khả năng sinh khí biogas từ quá trình xử lý, tận dụng biogas cho các mục tiêu khai thác năng lượng, trong đó có gia nhiệt cho nước thải.

Ba nghiệm thức ủ yếm khí bằng bình ủ tự chế 21L ở ba mức nhiệt độ 30°C, 35°C và 40°C được bố trí trong điều kiện phòng thí nghiệm. Sau 15 ngày ủ, các nghiệm thức có hiệu suất xử lý khá cao ở các thông số theo dõi: TSS từ 87,6 đến 89,7%, BOD5 từ 61,7 đến 69,0%, COD từ 70,7 đến 83,4%, TP từ 73,0 đến 75,0%, tổng Coliform từ 97,4 đến 98,8%. Năng suất sinh biogas trung bình trong 30 ngày ủ đạt từ 10,1 đến 11,0 L/kg COD và không ghi nhận khác biệt có ý nghĩa giữa các nghiệm thức. Từ ngày thứ 30, vì khí thành phần CH4 đã chiếm ~ 45% nên biogas có thể khai thác cho đun nấu. Kết quả cho thấy hiệu suất xử lý của nghiệm thức nghiệm thức 35°C đạt cao nhất đối với các thông số BOD5, COD và TP, các thông số còn lại thuộc về nghiệm thức 40°C. Như vậy, ở nhiệt độ cao hơn, hiệu suất xử lý nước thải có chiều hướng cao hơn.

Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, Tập. 59 Số. 3 (2023) (nthang)
Bản quyền @ 2017 thuộc về Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ
Địa chỉ: Số 02, Lý Thường kiệt, phường Tân An, quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ
Điện thoại: 0292.3820674, Fax: 0292.3821471; Email: sokhcn@cantho.gov.vn
Trưởng Ban biên tập: Ông Trần Đông Phương An - Phó Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ