ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NITƠ
AMMONIA TRONG NƯỚC THẢI GIẾT MỔ
GVHD: THỊT
PGS.TS. Nguyễn
Tấn Phong
VÀ CHẾ BIẾN
GIA SÚC
SVTH: Hoàng Lê Thùy Dương
BẰNG
QUÁ
TRÌNH
NITRITE HÓA BÁN PHẦN
1510588
KẾT HỢP CÔNG NGHỆNguyễn
BÙNThịHẠT
MỞ RỘNG
Phương Hằng
(EGSB) SỬ
DỤNG VI KHUẨN ANAMMOX VÀ GIÁ
1510969
THỂ POLYVINYL ALCOHOL (PVA GEL)
AMMONIUM REMOVAL OF SLAUGHTER WASTEWATER BY
PARTIAL NITRITE-OXIDATION PROCESS

Tp HCM, Tháng
06/2019 AND POLYVINYL
COMBINED WITH ANAMMOX
PROCESS
ALCOHOL GEL IN AN EXPANDED GRANULAR SLUDGE
BED (EGSB) REACTOR
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

AMMONIUM
REMOVAL
OF SLAUGHTER
NGHIÊN
CỨU HIỆU
QUẢ XỬWASTEWATER
LÝ NITƠ BY
PARTIAL NITRITE-OXIDATION PROCESS
AMMONIA
TRONG
NƯỚC
THẢI
GIẾT
MỔ
COMBINED WITH
ANAMMOX

PROCESS
AND
POLYVINYL
CHẾ
BIẾN
THỊT GRANULAR
GIA SÚC SLUDGE
ALCOHOLVÀ
GEL
IN AN
EXPANDED
BED (EGSB)
REACTOR
BẰNG QUÁ TRÌNH
NITRITE
HÓA BÁN PHẦN


GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Phong
SVTH: Hoàng Lê Thùy Dương
Nguyễn Thị Phương Hằng

Tp HCM, Tháng 06/2019

2

1510588
1510969



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHÚ Ý: Sinh viên phải dán tờ này vào bản thuyết minh
HỌ VÀ TÊN: HOÀNG LÊ THÙY DƯƠNG

MSSV: 1510588

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HẰNG

1510969

NGÀNH: Kỹ thuật môi trường

LỚP: MO15KMT

1. Tên Luận Văn: Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ ammonia trong nước thải giết mổ và chế
biến thịt gia súc bằng quá trình nitrit hóa bán phần kết hợp công nghệ bùn hạt mở rộng
(EGSB) sử dụng vi khuẩn anammox và giá thể polyvinyl alcohol gel (PVA gel). (Ammonium
removal of slaughter wastewater by partial nitrite-oxidation process combined with anammox
process and PVA gel in an expanded granular sludge bed (EGSB) reactor).
2. Nhiệm vụ:

- Nghiên cứu khả năng xử lý nitơ ammonia trong nước thải giết mổ và chế biến thịt gia súc
bằng quá trình nitrit hóa bán phần sau khi đã qua quá trình kỵ khí.
- Đánh giá khả năng xử lý nitơ ammonia trong nước thải giết mổ và chế biến thịt gia súc bằng
quá trình anammox trong bể EGSB sử dụng giá thể PVA gel và không sử dụng PVA gel sau
khi đã qua quá trình nitrit hóa bán phần.
3. Ngày giao luận văn: 11/02/2019
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/06/2019
5. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN TẤN PHONG
Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua bộ môn.
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TP.HCM, ngày………tháng……năm
NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:
Người duyệt: …………………………………………………………………………………..
Ngày bảo vệ: …………………………………………………………………………………..
Điểm tổng kết: …………………………………………………………………………………
Nơi lưu trữ luận văn: …………………………………………………………………………..


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực, cố gắng hết mình của bản
thân, chúng tôi còn nhận được sự quan tâm, hỗ trợ nhiệt tình từ quý Thầy, Cô,
anh chị, bạn bè và gia đình.
Trên hết, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến Thầy PGS. TS Nguyễn Tấn
Phong, giảng viên hướng dẫn cho luận văn tốt nghiệp của chúng tôi. Trong suốt
thời gian thực hiện luận văn, Thầy đã tạo điều kiện hỗ trợ tốt nhất về mặt kiến
thức chuyên môn, kỹ năng thực hiện cũng như kinh phí để thực hiện luận văn
này. Sự biết ơn chân thành và sâu sắc nhất xin gửi đến thầy.

Bên cạnh đó, học viên cao học Nguyễn đã hướng dẫn tận tình chúng tôi
về chuyên môn cũng như phân tích các chỉ tiêu thí nghiệm. Xin chân thành cảm
ơn anh; chúc anh thật nhiều sức khỏe và thành công trong công việc.
Chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô trong Khoa Môi
trường và Tài nguyên cũng như quý Thầy, Cô khác của Trường Đại học Bách
Khoa – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. Những kiến thức quý báu
mà quý Thầy, Cô truyền đạt là nền tảng vững chắc để chúng tôi hoàn thành
luận văn này.
Về phía quý Công ty TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc
Sản VISSAN, xin chân thành cảm ơn đến Ban lãnh đạo, tập thể công, nhân
viên quý công ty đã tạo điều kiện tốt nhất để nhóm được thu thập mẫu nước
thải cho mô hình nghiên cứu.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn đến các Thầy, Cô, anh, chị, bạn bè, các
em sinh viên tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Môi trường Nâng cao đã hỗ trợ
nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiên luận văn này.
Và cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình và những
người bạn thân thiết đã động viên, ủng hộ để chúng tôi cố gắng học tập, rèn
luyện trong suốt thời gian qua và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Mặc dù đã cố gắng trong quá trình thực hiện nhưng luận văn không thể
tránh được những thiếu sót. Hi vọng được quý thầy cô đóng góp ý kiến và sửa
chữa để luận văn này được hoàn thiện hơn.
Trân trọng!


TP HCM, ngày 15 tháng 06 năm 2019
Hoàng Lê Thùy Dương
Nguyễn Thị Phương
Hằng



TÓM TẮT LUẬN VĂN
Giết mổ và chế biến thịt gia súc là một trong những ngành kinh tế quan
trọng của Việt Nam; song nước thải của ngành công nghiệp này có tính chất
phức tạp, nồng độ dinh dưỡng cao. Nhằm phát triển kỹ thuật xử lý nước thải có
hiệu quả về kỹ thuật, kinh tế, luận văn nghiên cứu về kiểm soát quá trình
Nitrite hóa bán phần kết hợp quá trình Anammox nhằm góp phần tạo tiền đề
cho các nghiên cứu sau cũng như triển khai áp dụng thực tế trong thời gian tới.
Mô hình nghiên cứu gồm bể Nitrite hóa bán phần và bể EGSB sử dụng
bùn anammox với giá thể PVA. Bể EGSB đều là hình trụ và có thể tích phản
ứng là 6L; bể Nitrite hóa bán phần có thể tích 12L và được cấu tạo giống SNAP
nhưng thay lõi giá thể bằng ống trung tâm (nhựa PVC). Nước thải trong nghiên
cứu này được lấy từ bể điều hòa của hệ thống xử lý nước thải thuộc Công ty
TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản VISSAN.
Giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán phần được vận hành ở tải
trọng 0,25 kg-N/m3.ngày tương ứng với 2,5 kgCOD/m3.ngày trong 20 ngày.
Giai đoạn khảo sát chính với bùn anammox vận hành ở tải trọng 0,25; 0,5 và
1,0 kg-N/m3.ngày trong 60 ngày.
Quá trình nitrite hóa bán phần diễn ra tốt nhất ở tải 0,5 kg-N/m 3.ngày, có
tỷ lệ/ trung bình khoảng 1,28±0,06; ngày thứ 29 có tỷ lệ gần với tỷ lệ lý thuyết
nhất là 1,31 ở điều kiện: thời gian lưu nước 6h; DO khoảng 0,8 – 1,0 mg/L; pH
khoảng 7,6 – 7,9; nồng độ -N: 100 – 130 mg/L. Ở tải 1,0 kg-N/m 3.ngày, tỷ lệ
không ổn định, ngày thứ 59 có tỷ lệ tốt nhất là 1,20 ở thời gian lưu nước 3h;
DO khoảng 1,2 - 1,4; pH khoảng 7,6 - 7,9. Ở tải 0,25 kg-N/m 3.ngày, tỷ lệ này
khá cao, trung bình khoảng 1,55±0,17, DO khoảng 0,8 – 1,0 mg/L; pH khoảng
7,6 – 7,9.
Đối với quá trình anammox, hiệu suất loại bỏ-N ở các tải trọng 0,25; 0,5
và 1,0 kg-N/m3.ngày lần lượt là 36,1%, 67,9% và 79,6%. Hiệu suất loại bỏ -N ở
các tải trọng 0,25; 0,5 và 1,0 kg-N/m3.ngày lần lượt là 53,1%, 90,1% và 60,0%.
Vào 5 ngày cuối của tải trọng 0,5 kg-N/m3.ngày, nồng độ nitơ ammonium đầu
ra là xấp xỉ 3,08±0,56 mg/L, đạt cột A của QCVN 40:2011/BTNMT. Lượng-N

sinh ra đạt khoảng 6% so với lượng -N được tiêu thụ, giá trị này là khá thấp so


với lý thuyết (26%) cho thấy trong bể EGSB đồng thời diễn ra quá trình khử
nitrate bên cạnh quá trình khử nitrite và ammonium.
Hiệu suất xử lý COD của mô hình trên 90% ở cả 3 tải trọng, cao nhất là
95,9% ở tải trọng 0,25 kg-N/m 3.ngày. COD trong dòng vào có nồng độ khoảng
1123±78 mg/L. COD đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A.

MỤC LỤC
Đề mục
Trang
Nhiệm vụ luận văn......................................................................................................i
Lời cảm ơn.................................................................................................................ii
Tóm tắt luận văn.......................................................................................................iii
Mục lục.....................................................................................................................iv
Danh sách hình ảnh...................................................................................................vi
Danh sách bảng biểu...............................................................................................viii
Danh sách từ viết tắt..................................................................................................ix
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU..........................................................................................1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................1
1.2 Mục tiêu của đề tài...............................................................................................2
1.3 Đối tượng nghiên cứu...........................................................................................2
1.4 Nội dung luận văn................................................................................................2
1.5 Các chỉ tiêu phân tích...........................................................................................2
1.6 Phương pháp xử lý số liệu và nhận xét.................................................................3
1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..............................................................................3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN........................................................................................4
2.1 Tổng quan về ngành công nghiệp giết mổ và chế biến thịt gia súc.......................4
2.1.1 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu...............................................................4

2.1.2 Công suất và quy trình giết mổ heo................................................................4
2.1.3 Công suất và quy trình giết mổ trâu, bò.........................................................6
2.1.4 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng............................................................6
2.1.5 Quy trình sản xuất thịt nguội..........................................................................7
2.1.6 Quy trình sản xuất đồ hộp..............................................................................8
2.1.7 Đặc tính nước thải giết mổ và chế biến thịt....................................................9


2.2 Tổng quan các quá trình sinh học để xử lý nitơ trong nước thải.........................13
2.2.1 Quá trình nitrate hóa và khử nitrate..............................................................13
2.2.2 Quá trình nitrite hóa bán phần......................................................................17
2.2.3 Quá trình Anammox.....................................................................................26
2.2.4 Tổng quan về quá trình sinh học kỵ khí, UASB và EGSB...........................33
2.2.5 Tổng quan về giá thể BioFix........................................................................39
2.2.6 Các nghiên cứu liên quan.............................................................................39
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................43
3.1 Mô hình nghiên cứu............................................................................................43
3.1.1 Mô hình kỵ khí UASB.................................................................................44
3.1.2 Mô hình Nitrite hóa bán phần......................................................................45
3.1.3 Mô hình EGSB.............................................................................................46
3.1.4 Thiết bị.........................................................................................................47
3.1.5 Nước thải và vị trí lấy mẫu...........................................................................47
3.1.6 Bùn nuôi cấy................................................................................................49
3.2 Phương pháp nghiên cứu....................................................................................49
3.2.1 Phương pháp lấy mẫu...................................................................................49
3.2.2 Phương pháp phân tích.................................................................................49
3.2.3 Phương pháp tính toán và xử lý số liệu........................................................50
3.3 Nội dung nghiên cứu.......................................................................................53
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.................................................................54
4.1 Giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán phần............................................54

4.2 Giai đoạn khảo sát chính....................................................................................56
4.2.1 Đánh giá khả năng chuyển hóa nitơ quá trình nitrite hóa bán phần..............57
4.2.2 Kiểm soát và ức chế nhóm vi khuần Nitrite – Oxidizing Bacteria
(NOB)...................................................................................................................58
4.2.3 Hiệu quả loại bỏ nitơ của bể EGSB sử dụng bùn anammox.........................61
4.2.4 Tỷ lệ nitơ tổng loại bỏ, nitrite tiêu thụ và nitrate sinh ra so với
ammoni tiêu thụ....................................................................................................63
4.2.5 Đánh giá sự thay đổi pH...............................................................................63
4.2.6 Đánh giá sự thay đổi Nitơ hữu cơ................................................................65
4.2.7 Đánh giá khả năng xử lý COD.....................................................................66
4.2.8. Sinh khối trong quá trình khảo sát...............................................................69
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................72


5.1 Kết luận..............................................................................................................72
5.2 Kiến nghị............................................................................................................73
Tài liệu tham khảo....................................................................................................74
Phụ lục A: Số liệu phân tích.....................................................................................77
Phụ lục B: Hình ảnh mô hình và dụng cụ thí nghiệm...............................................90


DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Quy trình giết mổ heo.....................................................................................5
Hình 2.2 Quy trình giết mổ trâu, bò...............................................................................6
Hình 2.3 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng.............................................................7
Hình 2.4 Quy trình sản xuất thịt nguội...........................................................................8
Hình 2.5 Quy trình sản xuất đồ hộp...............................................................................9
Hình 2.6 Chu trình chuyển hóa nitơ.............................................................................16
Hình 2.7 Công nghệ xử lý nitơ sử dụng nguồn carbon bên ngoài................................17
Hình 2.8 Công nghệ xử lý nitơ sử dụng nguồn carbon từ dòng tuần hoàn...................17

Hình 2.9 Cơ chế sinh hóa của quá trình và sơ đồ phân khoang tế bào Anammox
..................................................................................................................................... 29
Hình 2.10 Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí..............................34
Hình 2.11 Mô hình UASB...........................................................................................37
Hình 2.12 Mô hình EGSB............................................................................................38
Hình 2.13 Cấu tạo giá thể BioFix................................................................................39
Hình 3.1 Phối cảnh mô hình nghiên cứu......................................................................42
Hình 3.2 Chi tiết mô hình nghiên cứu..........................................................................42
Hình 3.3 Mô hình UASB trong nghiên cứu.................................................................43
Hình 3.4 Mô hình Nitrite hóa bán phần (PN) trong nghiên cứu...................................44
Hình 3.5 Mô hình EGSB trong nghiên cứu..................................................................45
Hình 3.6 Bể điều hòa hệ thống xử lý nước thải công ty Vissan....................................47
Hình 3.7 Bùn được sử dụng trong khảo sát..................................................................48
Hình 4.1 Khả năng xử lý COD giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán
phần............................................................................................................................. 53
Hình 4.2 Hiệu suất xử lý COD giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán
phần............................................................................................................................. 54


Hình 4.3 Khả năng chuyển hóa nitơ giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa
bán phần....................................................................................................................... 54
Hình 4.4 Sự chuyển hóa nitơ ở bể UASB và PN.........................................................56
Hình 4.5 Tỉ lệ NO2-/NH4+ trong quá trình khảo sát.......................................................57
Hình 4.6 Sự thay đổi pH, HRT và tỉ lệ NO3-/( NO2-+NO3-)..........................................58
Hình 4.7 Sự thay đổi nhiệt độ và tỉ lệ NO3-/( NO2-+NO3-) trong bể PN........................59
Hình 4.8 Nồng độ các hợp chất nitơ đầu vào và đầu ra bể EGSB................................60
Hình 4.9 Sự thay đổi pH trong quá trình nghiên cứu...................................................63
Hình 4.10 Sự thay đổi độ kiềm trong quá trình nghiên cứu.........................................63
Hình 4.11 Sự thay đổi nồng độ trung bình của Nitơ....................................................64
Hình 4.12 Sự thay đổi nồng độ và hiệu suất loại bỏ tổng nitơ.....................................65

Hình 4.13 Khả năng xử lý COD của mô hình..............................................................66
Hình 4.14 Mẫu nước thải chứa bùn sinh học...............................................................66
Hình 4.15 Hiệu suất xử lý COD của mô hình..............................................................67
Hình 4.16 Bùn anammox ngày đầu và sau 60 ngày vận hành......................................69
Hình 4.17 Bùn anammox dưới đáy bể EGSB..............................................................69


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Tải lượng BOD thải ra trong quá trình giết mổ.............................................11
Bảng 2.2 Tính chất nước thải của công ty VISSAN.....................................................13
Bảng 2.3 So sánh các quá trình xử lý nitơ....................................................................15
Bảng 2.4 Ảnh hưởng của nồng độ DO đến quá trình nitrate hóa bán phần..................24
Bảng 2.5 Một số vi khuẩn tham gia vào quá trình anammox.......................................30
Bảng 3.1 Các thiết bị của mô hình nghiên cứu............................................................46
Bảng 3.2 Thành phần nước thải trong qua trình nghiên cứu........................................47
Bảng 3.3 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích.........................................................49
Bảng 4.1 Các thông số trong quá trình khảo sát chính.................................................55
Bảng 4.2 Tỷ lệ tổng nitơ loại bỏ, nitrite tiêu thụ và nitrate sinh ra so với
ammonium tiêu thụ......................................................................................................62
Bảng 4.3 Giá trị MLSS trong quá trình khảo sát..........................................................70


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Anammox

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt


Anaerobic Ammonium
Oxidation

Oxy hóa kỵ khí ammonium

AOB

Ammonium Oxidation Bacteria

Vi khuẩn oxy hóa ammonium
thành nitrite

BOD5

Biological Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa 5 ngày

Consume Rate

Tốc độ tiêu thụ

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

Dissolve Oxygen

Oxy hòa tan


Expanded Granular Sludge Bed
Reactor

Quá trình bùn hạt mở rộng (cải
tiến UASB)

FA

Free Ammonium

Khí NH3

FNA

Free Nitrous Acid

Axít HNO2

F/M

Food to Microorganism

Lượng thức ăn cung cấp cho vi
sinh

HRT

Hydraulic Retention Time

Thời gian lưu nước


CR
COD
DO
EGSB

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solids Nồng độ chất rắn lơ lửng

MLVSS

Mixed Liquor Volatile
Suspended Solids

Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi

MCRT

Mean Cell Residence Time

Thời gian lưu tế bào trung gian

NLR

Nitrogen Loading Rate

Tải trọng Nitơ

NOB


Nitrite Oxidation Bacteria

Vi khuẩn oxy hóa nitrite thành
nitrate

N-org

Organic Nitrogen

Nitơ hữu cơ

PN

Partial Nitriteation

Nitrite hóa bán phần

RR

Removal Rate

Tốc độ loại bỏ

SHARONAnammox
SNAP

Single reactor system for High
Quá trình Nitrite hóa bán phần
activity Ammonium Removal O kết hợp Anammox

ver Nitrite
Single Stage Nitrogen Removal
using Anammox and Partial
Nitriteation

Quá trình loại bỏ nitơ kết hợp
nitrite hóa bán phần - Anmmox
trong một bể


SNAD

SRT
SS
TKN
TN
TNRR
TSS
UASB

Simultaneous partial
Nitrification Anammox and
Denitrification

Kết hợp 3 quá trình: nitrite hóa
bán phần, oxy hóa kỵ khí
ammonium và khử nitrate xảy ra
trong cùng một bể phản ứng

Sludge Retention Time


Thời gian lưu bùn

Suspended Solid

Chất rắn lơ lửng

Total Kjeldahl Nitrogen

Tổng nitơ Kjeldahl

Total Nitrogen

Tổng nitơ

Total Nitrogen Removal Rate

Tốc độ loải bỏ nitơ tổng

Total suspended solid

Tổng chất rắn lơ lửng

Up-flow Anaerobic Sludge
Blanket

Bể dòng chảy ngược qua tầng
bùn kỵ khí



CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Khi xã hội phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng lên, việc
cung ứng lương thực thực phẩm ngày càng nhiều và đa dạng về số lượng và
chất lượng. Ngành giết mổ và chế biến thịt gia súc trong những năm gần đây có
số lượng cơ sở sản xuất tăng lên, đồng nghĩa với việc số lượng gia súc được
giết mổ tăng lên để đáp ứng cho nhu cẩu trên. Song song với lượng gia súc
được giết mổ thì lượng nước thải mà ngành này thải ra ngoài môi trường là cực
kỳ lớn, với thành phần các chất ô nhiễm cao đã gây ảnh hưởng lớn tới môi
trường và con người.
Hầu hết chất lượng nước thải sau hệ thống xử lý tồn tại hàm lượng nitơ
khá cao. Bên cạnh đó, chi phí vận hành cho các công nghệ xử lý nitơ trong
nước thải hiện tại khá tốn kém, chủ yếu liên quan đến nhu cầu cung cấp các
thành phần hữu cơ. Không những vậy, đa số các công nghệ xử lý hiện nay đều
tạo ra lượng bùn khá lớn khi vận hành và không lưu giữ bùn tốt. Vì vậy, việc
tìm kiếm một giải pháp thích hợp để xử lý hiệu quả nitơ trong nước thải cũng
như khả năng lưu giữ bùn tốt là việc đáng quan tâm.
Năm 1995, một phản ứng chuyển hóa nitơ mới chưa từng được biết đến
trước đó, về cả lý thuyết lẫn thực nghiệm, đã được công bố, đó là phản ứng oxy
hóa kỵ khí Ammonium (Anaerobic Ammonium Oxidation, viết tắt là
Anammox). Trong đó, ammonium được oxy hóa bởi nitrite trong điều kiện kỵ
khí, không cần cung cấp chất hữu cơ để tạo thành nitơ phân tử (Van de Graaf et
al.,1996) . Sự phát triển quá trình anammox đã mở ra hướng phát triển kỹ thuật
xử lý nitơ mới đối với nước thải hàm lượng nitơ cao.
Để cho quá trình Anammox diễn ra hoàn toàn cần một bước nitrite hóa
bán phần (PN) trước để tạo tỷ lệ thích hợp giữa và là (1,0 – 1,4) : 1 (theo lý
thuyết là 1,32 : 1). Có thể nói sự kết hợp của quá trình nitrite hóa bán phần và
Anammox được xem như là một phương pháp hiệu quả để xử lý nitơ trong
nước thải. Hệ thống xử lý kết hợp PN – ANAMMOX ở quy mô pilot đã được



Fux và cộng sự (2002) và Van Dongen và cộng sự (2001) nghiên cứu thành
công với hiệu quả xử lý nitơ đạt trên 80%.
Công nghệ kỵ khí Expanded Granular Sludge Bed (EGSB) là công nghệ
cải tiến của Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), được giáo sư Lettinga
va cộng sự phát triển vào năm 1983 tai Hà Lan. Công nghệ bùn hạt mở rộng
(EGSB) với dòng tuần hoàn vừa có tác dụng tăng cường sự tiếp xúc giữa nước
thải và bùn, vận tốc dòng chảy ngược cao nên khả năng chịu đươc nồng độ chất
rắn lơ lửng cao. Tuy nhiên, vận tốc dòng nước trong bể EGSB lớn có thể rửa
trôi bùn ra khỏi bể phản ứng, khó duy trì nồng độ sinh khối cao trong bể. Giá
thể giá thể polyvinyl alcohol gel (PVA gel) với cấu trúc lỗ rỗng được sử dụng làm
hạt nhân để các vi sinh vật dính bám phát triển trên đó và có trọng lượng riêng
nặng hơn nước làm tăng khả năng lắng của bùn hạt.
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ ammonia trong nước thải
giết mổ và chế biến thịt gia súc bằng quá trình nitrite hóa bán phần kết hợp
công nghệ bùn hạt mở rộng (EGSB) sử dụng vi khuẩn anammox và giá thể
polyvinyl alcohol gel (PVA gel)” được tiến hành với mục đích kiểm soát quá trình
nitrite hóa bán phần, đánh giá hiệu quả xử lý công nghệ EGSB sử dụng bùn
anammox và giá thể PVA góp phần tạo tiền đề cho việc triển khai áp dụng thực
tế trong thời gian tới.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Đánh giá hiệu quả quá trình chuyển hóa nitơ của mô hình nitrite hóa bán
phần.
Đánh giá hiệu quả xử lý nitơ ammonium của mô hình EGSB sử dụng vi
khuẩn Anammox với giá thể PVA so với mô hình EGSB thông thường bằng
việc vận hành ở tải trọng 0,25; 0,5 và 1 kg-N/m3.ngày .
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng
- Nước thải giết mổ và chế biến thịt gia súc, nước thải lấy từ bể điều hòa của hệ
thống xử lý nước thải thuộc Công ty TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ

Nghệ Súc Sản VISSAN.


- Vật liệu làm các bể của mô hình PN/EGSB là Acrylic glass ở quy mô phòng
thí nghiệm.
- Bùn hạt kỵ khí hình thành trên giá thể polyvinyl alcohol (PVA) trong bể
EGSB.
 Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của mô hình PN/EGSB trong việc xử lý nitơ
ammonium đối với nước thải giết mổ và chế biến thịt gia súc.
- Mô hình nghiên cứu đặt tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Môi trường Nâng
cao.
1.4 Nội dung luận văn
 Thiết lập mô hình PN và EGSB.
 Thích nghi nhóm vi khuẩn Anammox.
 Kiểm soát các yếu tố pH, DO, HRT nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho hiệu
quả xử lý ở từng giai đoạn vận hành.
 Tiến hành khảo sát với các tải trọng nitơ khác nhau để đánh giá hiệu quả xử
lý nitơ của mô hình.
 Nghiên cứu khả năng chuyển hóa nitơ quá trình PN .
 Đánh giá và so sánh khả năng xử lý nitơ ammonium của quá trình
Anammox trong bể EGSB khi không và có giá thể mang PVA.
1.5 Các chỉ tiêu phân tích
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải được nghiên cứu trong suốt
quá trình xử lý: pH, độ kiềm, COD, NH4+, NO2-, NO3-,TKN, MLSS.
1.6 Phương pháp xử lý số liệu và nhận xét
Từ số liệu thô tính toán hiệu suất xử lý, hiệu suất chuyển hóa của các
quá trình vẽ đồ thị, đưa ra những phân tích, nhận xét đánh giá và kết luận.
1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
 Ý nghĩa khoa học: Kết quả của đề tài sẽ đóng góp cho khoa học thêm cơ sở

lý thuyết và các thông số vận hành mô hình PN/EGSB.
 Ý nghĩa thực tiễn:


Từ kết quả của đề tài cung cấp thêm giải pháp xử lý nước thải giúp cải tạo,
nâng cao công suất của hệ thống cũ và giảm diện tích nếu xây dựng mới
cho xử lý nước thải ngành sản xuất giết mổ.
Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng là cơ sở để triển khai ứng dụng rộng rãi
trong xử lý nước thải có nồng độ amoni rất cao từ một số lĩnh vực công
nghiệp như nước thải các lò giết mổ, nước thải các nhà máy chế biến thực
phẩm, nước rỉ rác,…
1.8 Tính mới của đề tài
Sự kết hợp quá trình nitrite hóa bán phần (PN) với công nghệ bùn hạt mở
rộng (EGSB) sử dụng vi khuẩn anammox và giá thể PVA để tằng cường quá
trình hình thành bùn hạt, nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và ngăn quá
trình rửa trôi bùn so với quá trình bùn lơ lửng thong thường.

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về ngành công nghiệp giết mổ và chế biến thịt gia súc
2.1.1 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu
Công ty TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản
(VISSAN) địa chỉ 420 Nơ Trang Long, phường 13, quận Bình Thạnh, thành
phố Hồ Chí Minh, là một doanh nghiệp thành viên của Tổng Công ty Thương
Mại Sài Gòn, được thành lập từ những ngày đầu giải phóng miền Nam thống


nhất đất nước. Công ty TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản
(VISSAN) hoạt động trong lĩnh vực công nghệ giết mổ gia súc, đảm bảo các
tiêu chuẩn vệ sinh, cung cấp thịt tươi sống cho nhu cầu của nhân dân Thành
phố trong thời kỳ nền kinh tế cìn theo cơ chế bao cấp. Sau đó, công ty đã tham

gia xuất khẩu thịt đông lạnh sang thị trường Liên Xô và các nước Đông Âu chủ
yếu là dưới hình thức Nghị định thư.
2.1.2 Công suất và quy trình giết mổ heo (Nguồn: Công ty VISSAN)

Công suất giết mổ
Khu tồn trữ heo với sức chứa 10.000 con.
Dây chuyền giết mổ heo: 03 dây chuyền của Đức, công suất 2.400
con/ca (6 h/ca).

Quy trình giết mổ
Heo sau khi được đưa về chuồng trại sẽ được chăm sóc, nhịn ăn trong
khoảng 24 giờ và thường xuyên theo dõi sức khỏe trước khi đem giết mổ. Sau
đó, các gia súc sẽ được chuyển từ khu tiếp nhận đến khu giết mổ. Tại đây, các
gia súc sẽ bị ngây ngất bằng điện trước khi mổ, sau khi giết mổ và được làm
sạch, thịt sẽ được đưa vào phòng lạnh để trữ, khi cần sẽ đem ra chế biến hoặc
đưa ra thị trường nội địa tiêu thụ thịt tươi.

Heo

Gây choáng


Nước
chứa

thải

Thọc huyết
huyết rơi vãi


Nước thải

Rửa
Trụng nước nóng

Cạo lông

Lông, móng
Huyết dư

Cắt đầu
Nước thải

Rửa

Lông

Cạo
Nước thải,
phân,

Làm lòng

Mổ bụng

Xuất

Cắt đôi

bao tử…


Khám nghiệm
Nước thải

Rửa

Chế biến

Tiêu thụ thịt tươi


Hình 2.1 Quy trình giết mổ heo

2.1.3 Công suất và quy trình giết mổ trâu, bò
-

Công suất giết mổ: Khu tồn trữ trâu, bò với sức chứa 1000 con.
Dây chuyền giết mổ trâu, bò: 02 dây chuyền của Đức, sản xuất 1974,
công suất 300 con/ca (6h/ca).

Trâu, bò
Giết mổ
Nước thải
Cắt đầu
Mỡ vụn

Lột da
Nước thải, phân,
bao tử, ruột…


Làm lòng

Mổ bụng

Xuất

Cắt đôi

Xương vụn

Khám nghiệm

Rửa

Chế biến

Nước thải

Tiêu thụ thịt tươi

Hình 2.2 Quy trình giết mổ trâu, bò

Trâu, bò sau khi quá trình gây choáng sẽ được đưa sang khâu chọc
huyết, cắt đầu, lột da, mổ bụng và cắt đôi. Sau đó chúng được đưa qua quá
trình kiểm tra, rửa, chế biến và tiêu thụ.


2.1.4 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng
-


Công suất thiết kế: 8000 tấn/ năm
Quy trình chế biến:

Nguyên liệu

Cắt thịt
Xay nhuyễn
Nhồi định hình
Thanh trùng
Đóng gói

Lưu kho
Hình 2.3 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng

Nguyên liệu sau khi qua quá trình kiểm tra tiếp tục đến quá trình cắt,
xay và nhồi định hình theo kích thước nhất định. Sau khi sản phẩm được định
hình sẽ được qua quá trình thanh trùng, sau đó được đưa qua khâu đóng gói.
2.1.5 Quy trình sản xuất thịt nguội
-

Công suất thiết kế: 5000 tấn/năm.
Quy trình chế biến:


Nguyên liệu

Xâm muối
Massage
Xay nhuyễn
Định hình

Nấu hấp

Xắc lát

Đóng gói chân
không
Hình 2.4 Quy trình sản xuất thịt nguội

Nguyên liệu sau khi qua qua trình kiểm tra tiếp tục đến quá trình xâm
muối, massage, xay nhuyễn và định hình theo kích thước nhất định. Sau khi sản
phẩm được định hình sẽ qua quá trình nấu hấp, cắt lát, đóng gói và hút chân
không.
2.1.6 Quy trình sản xuất đồ hộp
-

Công suất chế biến: 110 lon/phút.
Quy trình chế biến:


Nguyên liệu
Xay thô
Xay nhuyễn
Định hình
Nấu hấp
Xắc lát

Đóng lon

Thanh trùng


Đóng thùng
Lưu kho
Hình 2.5 Quy trình sản xuất đồ hộp

Nguyên liệu sau khi được kiểm tra tiếp tục đi đến quá trình xay và định
hình theo kích thước nhất định, sau đó sản phẩm tiếp tục đi qua quá trình nấu
hấp, cắt lát, đóng lon. Sau cùng là được đưa đi thanh trùng và đóng thùng.
2.1.7 Đặc tính nước thải giết mổ và chế biến thịt


Các thành phần chính đóng góp vào tải lượng nước thải


Lượng máu trong nước thải: trong tất cả các loại nước thải, thì nước thải
từ máu có giá trị ô nhiễm cao nhất. Bản thân máu có nồng độ BOD cao từ 150
000 – 200 000 mg/l, có thể đạt 405 000 mg/l. Trong khi nước thải sinh hoạt có
BOD khoảng 300 mg/l. Trong các giai đoạn giết, chọc tiết và lột da, máu được
sinh ra hoàn toàn, điều này dẫn tới tổng tải lượng thải là 10kg BOD/tấn thịt gia
súc. Một tải lượng chất thải lên tới 3.0 kgBOD/tấn trọng lượng hơi trong nước
thải ra xung quanh khu vực giết mổ.
Để giảm tải lượng thải, các biện pháp đã được thực hiện để thu hồi và
xử lý máu (làm đông máu). Quá trình làm khô máu có thể được thực hiện trực
tiếp bằng nhiệt áp dụng cho lượng lớn nước chứa máu (tương ứng với tải lượng
thải bằng 1,3 kg BOD/tấn gia súc hơi, nhưng tốt nhất là nó được thực hiện bằng
cách gia nhiệt gián tiếp (bên ngoài) tương ứng xấp xỉ 0,3 kg BOD/tấn thịt hơi.
Dạ dày: phân trong dạ dày là nguồn thải quan trọng thứ hai. Nó có thể
góp phần đáng kể vào tổng tải lượng nếu không được xử lý đúng cách. Việc
thải bỏ toàn bộ trong dạ dày làm BOD đạt 2,5 kg/tấn thịt hơi.



Các yếu tố phụ đóng góp vào tải lượng nước thải

Chuồng trại: chất thải tạo ra từ phân và nước tiểu, thức ăn, phân gia súc,
chất tẩy rửa và làm sạch. Chất thải sẽ đi vào cống thải do nước chảy tràn từ
máng ăn, do mưa và nước rửa chuồng trại. Chất thải ở cống, giả sử trừ chất rắn,
ước tính BOD lên khoảng 0,25 kg/tấn LWK.
Quá trình giết mổ: trong quá trình giết mổ, các chất thải sau được tạo ra:
+ Máu và mô được tạo ra trong quá trình lọc da rớt xuống sàn. Sự ô
nhiễm do da cùng với bụi và phân là nguồn ô nhiễm thứ hai. Tải lượng chất
thải cũng tăng do việc dọn vệ sinh khu vực này.
+ Nước thải được tạo ra do sự nước tràn từ bể nước sôi chứa máu, chất
bẩn, phân và long (BOD khoảng 0,15 kg/tấn LWK). Máng dẫn nước thải từ quá
trình làm sạch long chứa lông, máu và chất bẩn sau khi thu hồi lông (0,4 kg
BOD/ tấn LWK). Lông dài được thu hồi có thể được chôn như chất thải rắn,
rửa sạch và đóng kiện để bán (0,7 kg BOD/ tấn LWK) hay nó có thể thủy phân
bằng nồi áp suất (1 kg BOD/ tấn LWK).