TỔNG QUAN
Một vài nét về sản xuất nước mắm
Nước mắm là sản phẩm được tạo ra từ việc ngâm thịt cá trong nước muối, qua đó protein phức tạp được phân giải thành amino axit nhờ enzim tự nhiên có trong cá Quá trình này bao gồm nhiều bước phức tạp như đạm hóa, phân giải đường thành axit, và sự phân hủy amino axit dưới tác động của vi khuẩn, dẫn đến hình thành các hợp chất đơn giản như amin, amoniac và cacbonic hydrosunfua Mùi vị đặc trưng của nước mắm chính là kết quả của những quá trình này.
Nước mắm, được chế biến từ cá và muối, không chỉ phổ biến ở Việt Nam mà còn được yêu thích tại nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là ở các nước Châu Á Mỗi quốc gia có phương pháp sản xuất riêng, tạo ra những sản phẩm nước mắm với giá trị dinh dưỡng và hương vị khác nhau.
Bảng 1.1: Công thức làm mắm ở một số nước châu Á
Nước mắm Điều kiện và thời gian lên men
Tỷ lệ 5 : 1 = Cá : Muối + gạo lên men Thời gian lên men: 6 tháng Hàn Quốc Tỷ lệ 4 : 1 = Cá : Muối ( 6 tháng )
Việt Nam Tỷ lệ 3 : 1 – 3 : 2 = Cá : Muối ( 4-12 tháng )
Thái Lan Tỷ lệ 5 : 1 = Cá : Muối ( 5-12 tháng )
Malaysia Tỷ lệ 5 : 1 – 3 : 1 = Cá : Muối + đường + me ( 3-12 tháng) Philippin Tỷ lệ 3 : 1 – 3 : 2 = Cá : Muối ( 3-12 tháng )
Quy trình sản xuất nước mắm
1.2.1 ủa quá trình sản xuất nước mắm
Bản chất của quá trình này chính là quá trình thủy phân protein trong cá nhờ hệ
Quá trình thủy phân protein thành axit amin là một quá trình phức tạp, trong đó enzym peptidaza có đặc điểm chuyên biệt là chỉ tác động lên các liên kết peptit để thực hiện thủy phân.
Sự tham gia của enzym trong quá trình thủy phân theo cơ chế xúc tác:
ES: hợp chất trung gian giữa enzym và cơ chất
Sản phẩm chủ yếu của quá trình phân giải protein là axit amin và các peptit cấp thấp
1.2.2 Một số phương pháp chế biến [ 7 ]
- Phương pháp chế biến nước mắm cổ truyền
- Phương pháp chế biến nước mắm cải tiến
- Phương pháp chế biến nước mắm bằng hóa học
- Phương pháp chế biến nước mắm bằng vi sinh vật
Enzym proteaza Pepton Polypeptit Axit amin
1.2.2.1 Phương pháp chế biến nước mắm cổ truyền a Nguyên lý:
Có 3 phương pháp chế biến chượp cổ truyền
- Cho muối một lần hoặc nhiều lần
- Gài nén và không đánh khuấy
- Kết hợp giữa 2 phương pháp gài nén và đánh khuấy
- Lúc đầu thực hiện phương pháp gài nén
- Sau đó thực hiện phương pháp đánh khuấy b Quy trình sản xuất
Hình 1.1: Sơ đồ qui trình công nghệ chế biến sản phẩm nước mắm cổ truyền
Cá + muối Ủ ( 2 ngày ) Dịch cá
Chất dễ bay hơi ( axit béo dễ bay hơi, metyl ceton ) Axit amin 40 – 60 g/l
200 g muối/l Nước mắm thành phẩm
Bã sau chiết rút Lên men nhiều lần Xương + thịt chưa thoái hóa
1.2.2.2 Phương pháp chế biến nước mắm cải tiến a Đặc điểm:
Tận dụng nguồn nguyên liệu cá đáy và cá nổi do :
- Cá đáy có chất lượng kém, chượp khó làm nên sử dụng phương pháp đánh khuấy rút ngắn thời gian chế biến càng nhanh càng tốt
Cá nổi được sản xuất từ nguyên liệu chất lượng cao, áp dụng phương pháp gài nén kết hợp với thính để tăng cường hương vị cho nước mắm Quy trình sản xuất này đảm bảo mang đến sản phẩm thơm ngon và đậm đà.
Hình 1.2: Sơ đồ qui trình chế biến nước mắm cải tiến
1.2.2.3 Phương pháp chế biến nước mắm bằng hóa học a Nguyên lý
Sử dụng hóa chất (HCl, H2SO4, Na2CO3, NaOH) để thủy phân protein thịt cá thành các axit amin
Nước mắm b Quy trình sản xuất
Hình 1.3: Sơ đồ quy trình chế biến nước mắm bằng hóa học
Nguyên liệu để làm nước mắm bao gồm các loại thủy sản giàu đạm như tôm, cua, cá, nghêu và sò, cùng với nước muối cá cũ được làm sạch Các nguyên liệu này được ngâm trong dung dịch HCl 7N trong một tuần, với việc khuấy đều để tạo màu sắc đẹp và thủy phân một phần protein Quá trình thủy phân diễn ra trong các kiệu, lu có ống sinh hàn và thiết bị khuấy để tránh hiện tượng cháy khét Sau khi hoàn tất thủy phân, Na2CO3 được sử dụng để trung hòa sản phẩm, tạo ra dịch cá lẫn bã, cần được lọc và điều chỉnh chất lượng trước khi sử dụng.
1.2.2.4 Phương pháp chế biến nước mắm bằng vi sinh vật a Nguyên lý
Sử dụng hệ enzym protease trong nấm mốc aspergilus oryzea để thủy phân protein thịt cá thành các axit amin ở điều kiện nhiệt độ và môi trường thích hợp
Lọc và điều chỉnh chất lƣợng
Thức ăn gia súc b Quy trình sản xuất
Hình 1.4: Sơ đồ qui trình chế biến nước mắm bằng phương pháp vi sinh vật
Đầu tiên, cá cần được rửa sạch bụi bẩn và tạp chất, cá lớn nên được cắt nhỏ Quá trình thủy phân cá diễn ra nhờ sự tác động của nấm mốc, yêu cầu nấm mốc phải có tốc độ sinh trưởng nhanh và hình thái khuẩn ty lớn, mập Tỷ lệ giữa nấm mốc và cá cần được xác định chính xác để đạt hiệu quả tối ưu.
3 - 4% tính theo chế phẩm mốc thô và cá xay nhỏ trộn với mốc Nước cho vào
5 - 10% để vừa đủ ngấm nấm mốc, giúp men hoạt động tốt, nhiệt độ thủy phân
Nhiệt độ từ 37 - 41 độ C trong khoảng thời gian 10 - 15 ngày sẽ giúp cá chín Lượng muối cần thêm vào là 4 - 6% so với khối lượng cá Sau khi lên men với nấm mốc, cá sẽ được lọc, sử dụng nước lọc và nước rửa bã chiếm 30% khối lượng cá Sau đó, đun sôi nhỏ lửa để khử mùi, vi sinh vật và chất bẩn, đồng thời thêm muối để đạt độ mặn mong muốn cho nước chấm và kéo rút dịch.
Vấn đề ô nhiễm môi trường của nước thải sản xuất mắm
Nước thải từ quá trình ủ lên men bao gồm nước vệ sinh thiết bị, thùng chứa, ống dẫn và sàn nhà xưởng, chứa bã men cùng các chất hữu cơ.
- Nước thải từ quá trình chượp: là nước vệ sinh thiết bị chứa bã, hàm lƣợng chất hữu cơ cao
- Nước thải rửa dụng cụ sau quá trình nấu: chủ yếu là nước vệ sinh thùng, chứa bể chứa, sàn nhà…
- Nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân:
Trong quy trình sản xuất nước mắm, cá và muối là nguyên liệu chính, dẫn đến nước thải có độ mặn cao Nước thải này chứa nhiều chất hữu cơ, COD và BOD, dễ phân hủy sinh học Khi xả thải vào nguồn nước, nó làm giảm nồng độ oxy hòa tan, ảnh hưởng đến sự phát triển của tôm, cá và giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước Hệ quả là chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp cũng bị suy giảm.
Khí thải của các nhà máy sản xuất nước mắm phát ra từ mùi hôi tanh của các nguyên liệu thủy sản, từ nấu mắm, ủ…
Môi trường không khí tại các cơ sở chế biến nước mắm đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do mùi hôi từ phế liệu và chất thải thủy sản thối rữa, với các chất gây mùi như H2S, NH3, CH4, và mecaptan Những mùi này không chỉ kích thích đường hô hấp mà còn gây ra các triệu chứng như đau đầu, viêm kết mạc và mất ngủ Ở nồng độ cao, chúng cản trở sự vận chuyển oxy, gây hại cho các mô thần kinh và có thể dẫn đến tử vong.
Các hoạt động chế biến nước mắm tạo ra tiếng ồn và khói bụi từ máy nghiền, máy phát điện, máy bơm và bụi than lò nấu, nhưng mức độ ảnh hưởng là không đáng kể.
Chất thải rắn chủ yếu từ bã chượp sau quá trình ủ chượp hiện nay được xử lý và cung cấp cho các cơ sở sản xuất phân vi sinh hoặc làm thức ăn cho gia súc, gia cầm.
Ngoài bã chƣợp còn có bao bì, chai lọ vỡ, hỏng và chất thải sinh hoạt của công nhân tuy nhiên với lƣợng không nhiều
1.3.3 Các công đoạn phát sinh ô nhiễm [ 7 ]
Hình 1.5: Quy trình sản xuất nước mắm và các dòng thải của nó
Các công nghệ xử lý nước thải sản xuất mắm
Nước thải từ quá trình sản xuất mắm có đặc điểm chứa hàm lượng chất rắn tổng (TS), chất rắn lơ lửng, BOD và COD cao do đặc thù công nghệ Do đó, việc lựa chọn phương pháp xử lý nước thải phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và bảo vệ môi trường.
Nước mắm cốt Đóng chai
Nước rửa dụng cụ, mùi
Nước rửa dụng cụ và chất thải rắn cần được xử lý theo tiêu chuẩn thải, có thể thực hiện xử lý tập trung hoặc cục bộ Đối với nước thải sản xuất mắm, các phương pháp xử lý phù hợp có thể được áp dụng để đảm bảo hiệu quả và tuân thủ quy định môi trường.
1.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học [ 4 ]
Quá trình xử lý nước thải thường bắt đầu bằng việc loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan, nhằm bảo vệ an toàn cho thiết bị và các quy trình xử lý tiếp theo Tùy thuộc vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch, có thể áp dụng các phương pháp như lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường, cũng như lọc và tuyển nổi.
Xử lý cơ học nhằm mục đích
- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ ra khỏi nước thải
- Loại bỏ cặn nặng nhƣ sỏi, thủy tinh, cát
- Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo a Song chắn rác
Song chắn rác là thiết bị gồm các thanh kim loại có tiết diện chữ nhật hoặc hình bầu dục, được chia thành hai loại: di động và cố định, và được đặt nghiêng từ 60 đến 90 độ theo hướng dòng chảy để giữ lại các cặn bẩn lớn như giấy, rau cỏ và rác Để xử lý các chất lơ lửng nhỏ hơn hoặc sản phẩm có giá trị, lưới chắn rác thường được sử dụng với kích thước lỗ từ 0,5 đến 1mm Khi thanh trống quay với tốc độ từ 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải sẽ lọt qua bề mặt lưới, tùy thuộc vào cách bố trí đường ống dẫn nước vào, và các vật thải sẽ được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào.
Do đặc điểm của công nghệ sản xuất trong một số ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường biến động không đều trong suốt cả ngày Sự dao động này có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến các giai đoạn xử lý tiếp theo Để duy trì dòng thải ổn định vào công trình xử lý và khắc phục sự cố vận hành do biến động nồng độ và lưu lượng, cũng như nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học, bể điều hòa đã được thiết kế Bể điều hòa được phân loại như sau:
- Bể điều hòa lưu lượng
- Bể điều hòa nồng độ
- Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ
1.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học
Các phương pháp hóa học xử lý nước thải bao gồm trung hòa, oxy hóa và khử, đều sử dụng tác nhân hóa học, do đó chi phí cao Những phương pháp này thường được áp dụng để loại bỏ các chất hòa tan trong các hệ thống khép kín, và có thể được sử dụng như bước xử lý sơ bộ trước khi tiến hành xử lý sinh học, hoặc như giai đoạn cuối trước khi thải ra nguồn nước.
Nước thải chứa axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa để đưa pH về khoảng 6,5 – 7,5 trước khi thải ra môi trường hoặc sử dụng cho các công nghệ xử lý tiếp theo.
Nguyên tắc cơ bản trong phản ứng hóa học là thực hiện quá trình trung hòa giữa axit và bazơ Tùy thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể, có thể lựa chọn các tác nhân phản ứng phù hợp để tiến hành quá trình trung hòa theo những phương pháp khác nhau.
- Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm
- Lọc nước axit đi qua lớp vật liệu có tác dụng trung hòa
- Hấp thụ khí axit bằng dung dịch kiềm hoặc hấp thụ khí amoniac bằng axit b Phương pháp oxy hóa và khử
Phương pháp oxy hoá [ Adel Al – Kdasl et al 2004 ]
Oxy hoá là một phương pháp hóa học quan trọng trong việc xử lý các hợp chất độc hại và khó phân huỷ Phương pháp này có khả năng phân huỷ triệt để các chất hữu cơ bền vững và độc tính cao, những chất mà quá trình keo tụ không loại bỏ hoàn toàn và không dễ bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa thông thường, cũng như ít bị phân huỷ bởi vi sinh vật.
Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên hoạt động của gốc tự do
Gốc OH có độ hoạt động cao với thế oxy hoá 2.80 V, chỉ sau Flo (3.03 V), và phản ứng của nó rất nhanh chóng và không chọn lọc Một số tác nhân tạo ra gốc OH bao gồm Ozon (O3), hiđroperoxit (H2O2), tia UV, UV/TiO2, và tác nhân Fenton (H2O2 + Fe2+).
Phản ứng oxy hóa với gốc hyđroxy là một phương pháp oxy hóa mạnh mẽ, mang lại hiệu quả và tốc độ xử lý cao Hoạt tính cao và độ chọn lọc thấp của phản ứng giúp xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao một cách hiệu quả Hơn nữa, phương pháp này còn có ưu điểm là tạo ra ít sản phẩm phụ độc hại cho môi trường.
Phương pháp khử được sử dụng để làm sạch nước thải khi chứa các chất dễ bị khử, giúp tách các hợp chất độc hại như thủy ngân, crom, và asen ra khỏi nước thải.
Phương pháp hóa lý xử lý nước thải hoạt động bằng cách thêm một chất phản ứng vào nước thải, chất này sẽ tương tác với các hợp chất ô nhiễm, giúp loại bỏ chúng dưới dạng cặn lắng hoặc hòa tan thành chất không độc hại.
Các phương pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải là phương pháp keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi a Quá trình keo tụ tạo bông [ 4 ]
Quá trình lắng cơ học chỉ có khả năng tách các hạt chất rắn huyền phù có kích thước lớn từ 10^-2 mm trở lên, trong khi các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng xuống.
Có thể tăng kích cỡ các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán, liên kết chúng thành các tập hợp để lắng Để thực hiện điều này, trước tiên cần trung hòa điện tích của các hạt, sau đó liên kết chúng với nhau Quá trình trung hòa điện tích được gọi là đông tụ, trong khi quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ được gọi là keo tụ.
Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý nước thải
1.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy yếm khí [ 1 ]
1.5.1.1 Điều kiện yếm khí Đây là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật, vi sinh vật tạo khí vi sinh vật trong hầm ủ rất nhạy cảm với oxy, nếu hầm ủ có oxi thì hoạt động của vi sinh vật yếm khí yếu hay ngừng hẳn
Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết quá trình tạo metan, với nhiệt độ tối ưu là 35°C Quá trình này có thể diễn ra hiệu quả trong khoảng nhiệt độ từ 30 – 35°C hoặc ở mức cao hơn từ 50 – 55°C Tuy nhiên, khi nhiệt độ giảm xuống dưới 10°C, hoạt động của vi khuẩn tạo metan gần như ngừng lại.
Thời gian ủ nước thải phụ thuộc vào tính chất và điều kiện môi trường của nó, cần đủ lâu để vi khuẩn yếm khí thực hiện quá trình trao đổi chất trong bồn phân hủy.
1.5.1.4 Độ pH pH cũng góp phần quan trọng đối với hoạt động sống của vi khuẩn sinh khí metan Vi khuẩn sinh khí metan thích hợp ở pH 6,5 – 7,5 Khi pH lớn hơn 8 hay nhỏ hơn 6 thì hoạt động của nhóm vi khuẩn giảm nhanh
Nhiều loại chất độc tác động đến hoạt động của hệ thống phân hủy yếm khí, dẫn đến việc giảm lượng khí metan sản xuất và gia tăng nồng độ axít dễ bay hơi.
1.5.1.6 Độ ẩm Độ ẩm đạt 91,5 – 96% thì thích hợp cho vi khuẩn sinh metan phát triển, độ ẩm lớn hơn 96% thì tốc độ phân hủy chất hữu cơ có giảm, sản lƣợng khí sinh ra thấp
1.5.1.7 Thành phần dinh dƣỡng Để đảm bảo quá trình sinh khí bình thường và liên tục phải cung cấp đầy đủ nguyên liệu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Thành phần chủ yếu của nguyên liệu phải cấp là C và N: với cacbon ở dạng là cacbohydrat, còn nitơ ở dạng nitrat, protein, amoniac Ngoài việc cung cấp đầy đủ nguyên liệu C và N cần phải đảm bảo tỉ lệ tương ứng C/N Tỉ lệ thích hợp sẽ đảm bảo cân đối dinh dƣỡng cho hoạt động sống của vi sinh vật kỵ khí, trong đó C sẽ tạo năng lƣợng còn N sẽ tạo cơ cấu của tế bào Nhiều thí nghiệm cho thấy với tỉ lệ C/N là 25/1 – 30/1 thì sự phân hủy kỵ khí xảy ra tốt
1.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy hiếu khí [ 1 ]
1.5.2.1 Ảnh hưởng của khuấy trộn
Khuấy trộn nước thải trong các hệ thống xử lý giúp phân chia bông bùn hoạt tính thành các hạt nhỏ hơn, từ đó tăng cường tốc độ hấp phụ chất dinh dưỡng và oxy lên vi sinh vật Điều này dẫn đến việc tăng tốc độ làm sạch nước thải Cường độ khuấy trộn phụ thuộc vào lượng không khí được cung cấp vào chất lỏng.
1.5.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Tốc độ phản ứng sinh hóa trong hệ thống xử lý nước thải tăng lên khi nhiệt độ tăng, nhưng thường được duy trì trong khoảng 20 đến 30 độ C Nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng an toàn, vi khuẩn có thể bị chết, trong khi nhiệt độ quá thấp sẽ làm giảm tốc độ làm sạch và làm chậm quá trình thích nghi của vi sinh vật với môi trường mới.
1.5.2.3 PH pH là một yếu tố chính trong sự phát triển của vi sinh vật Phần lớn vi khuẩn không thể chịu được pH > 9 hay pH < 4, thông thường pH tối ƣu để vi sinh vật phát triển là khoảng 6,5 – 7,5
Các kim loại nặng như Cu, Cr, Zn, Hg, Pb và các anion như CN- trong quá trình phân hủy có thể gây ra phản ứng làm thay đổi tính chất thấm của tế bào vi sinh Vi khuẩn có mức độ nhạy cảm khác nhau đối với các chất độc hại, và khi nồng độ kim loại vượt quá mức cho phép, một số chất chuyển hóa có thể trở thành chất ức chế hoạt động của vi sinh vật.
1.5.2.5 Nhu cầu oxy Để oxy hóa các chất hữu cơ, các vi sinh vật cần có oxy và nó chỉ có thể sử dụng oxy hòa tan Lượng oxy hòa tan trong nước thải phải đáp ứng đủ cho nhu cầu hiếu khí của vi sinh vật trong bùn hoạt tính
Nước thải chứa các chất dinh dưỡng thiết yếu như N, P, S, K, Mg, Ca, Fe, Na và Cl, đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ sự tổng hợp và phát triển của vi sinh vật.
THỰC NGHIỆM
Đối tƣợng và mục tiêu nghiên cứu
Nước thải của Công ty Cổ phần Chế biến và dịch vụ Thủy sản Cát Hải – Huyện Cát Hải – Thành phố Hải Phòng
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý nước thải sản xuất mắm giúp nâng cao hiệu quả xử lý Bài viết đề xuất quy trình xử lý nước thải tối ưu nhằm cải thiện chất lượng nước sau xử lý.
Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp khảo sát thực địa, lấy mẫu tại hiện trường
Mẫu Nước thải được lấy từ Công ty Cổ phần Chế biến và dịch vụ Thủy sản Cát Hải – Huyện Cát Hải – Thành phố Hải Phòng
Dụng cụ lấy mẫu gồm có:
- Can đựng mẫu nước: 1 lít ÷ 5 lít
- Hóa chất bảo quản: H 2 SO 4 đặc
2.2.2 Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm
2.2.2.1 Xác định COD bằng phương pháp Kali dicromat a Nguyên tắc
Oxi hóa các chất hữu cơ bằng dung dịch K2Cr2O7 dư trong môi trường axit, với sự xúc tác của Ag2SO4, được thực hiện bằng cách đun trong lò phản ứng COD ở nhiệt độ 150°C Nồng độ COD được xác định thông qua phương pháp đo quang ở bước sóng 600nm.
- Bộ máy phá huỷ mẫu ở t o = 150 o C
- Máy so màu DR/4000, ( HACH )
- Cân phân tích c Hoá chất
- Axit sunfuric đậm đặc (H2SO4)
- Kali hydro phtalat (KHP)_ chất chuẩn c Dụng cụ
- Pipet có vạch chia 2, 5,10, 20ml
- Bình tam giác 250ml d Dung dịch
- Dung dịch axit sunfuric: Cân 5,5g Ag2SO4/kg H2SO4 (cần từ 1 đến 2 ngày cho sự hoà tan hoàn toàn)
- Dung dịch K2Cr2O7: cân 10,216g K2Cr2O7; 33,3g HgSO4 và 167ml H2SO4 hoà tan và định mức tới 1000ml (dung dịch hoà tan)
Dung dịch KHP 1000ppm được chuẩn bị bằng cách cân 0,425g KHP và hòa tan trong 1000ml nước Để lập đường chuẩn COD, chúng ta tiến hành thí nghiệm theo quy trình đã định sẵn.
- Cho vào ống nghiệm có nút kín 10 ml một lƣợng các dung dịch nhƣ bảng sau:
Bảng 2.1: Bảng thể tích các dung dịch sử dụng để xây dụng đường chuẩn COD
- Đem đun ống nghiệm trong lò phản ứng trong thời gian 120 phút ở nhiệt độ
- Sau đó để nguội rồi đo trên máy đo quang tại bước sóng 600nm
- Ta thu đƣợc kết quả nhƣ sau:
Bảng 2.2: Số liệu đường chuẩn COD
STT Nồng độ KHP (mg/l) Abs
Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn đường chuẩn COD y = 0.0009x - 0.006 R² = 0.9969
ABS mg/l e Xác định COD
- Dùng pipet lấy một lƣợng chính xác 2ml mẫu vào ống nghiệm đựng sẵn dung dịch oxi hoá (gồm 1,5ml dung dịch K2Cr2O7 và 3,5ml dung dịch
- Đặt ống nghiệm vào lò ủ COD, thời gian 120 phút
- Lấy ống sau khi phá mẫu để nguội đến nhiệt độ phòng
- Bật máy so mầu để ổn định trong 15 phút
- Đo ABS ở bước sóng 600nm
- Ta thu đƣợc kết quả đo COD
Giá trị pH đƣợc xác định bằng máy đo pH
2.2.2.3 Xác định amoni bằng phương pháp trắc quang a Nguyên tắc
Amoni trong môi trường kiềm phản ứng với thuốc thử Nessler (K2HgI4), tạo ra phức màu vàng hoặc nâu sẫm, tùy thuộc vào hàm lượng amoni có trong mẫu nước.
Các ion Fe 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ gây cản trở phản ứng đƣợc loại bỏ bằng dung dich Xenhet b Thiết bị, dụng cụ
- Máy so màu DR/4000 ( HACH )
- Bình tam giác 250 ml, phễu lọc, giấy lọc c Hoá chất
- Chuẩn bị dung dịch chuẩn NH4 +
Hòa tan 0,2965 gam NH4Cl tinh khiết đã sấy khô ở 105 - 110 °C trong 2 giờ bằng nước cất trong bình định mức 100 ml Thêm nước cất đến vạch và 1 ml clorofoc để bảo vệ Mỗi 1 ml dung dịch này chứa 1 mg NH4+ Sau đó, pha loãng dung dịch này 100 lần bằng cách lấy 1 ml dung dịch trên và pha loãng bằng nước cất trong hai lần định mức đến 100 ml, với mỗi 1 ml dung dịch cuối cùng chứa 0,01 mg NH4+.
Để chuẩn bị dung dịch muối Xenhet, hòa tan 50 gam KNaC4H4O6.4H2O trong nước cất Sau đó, lọc dung dịch để loại bỏ tạp chất, thêm 5 ml dung dịch NaOH 10% và đun nóng để loại bỏ hoàn toàn NH3 Cuối cùng, pha loãng dung dịch bằng cách thêm nước cất cho đủ 100 ml.
- Chuẩn bị dung dịch Nessler:
Dung dịch A được chuẩn bị bằng cách hòa tan 3,6 gam KI trong nước cất, sau đó chuyển vào bình định mức 100 ml Tiếp theo, cân 1,355 gam HgCl2 cho vào bình và lắc kỹ, sau đó thêm nước cất đủ để đạt tổng thể tích 100 ml.
+ Dung dịch B: Cân chính xác 50 gam NaOH hòa tan bằng nước nguội định mức thành 100 ml
Trộn đều hỗn hợp A và B theo tỉ lệ A:B là 100 ml dung dịch A và 30 ml dung dịch B, lắc đều gạn lấy phần nước trong d Lập đường chuẩn
- Lấy vào 7 cốc 100 ml lượng dung dịch chuẩn NH 4 + ( 0,01 mg/ml ), nước cất, xenhet, nessler nhƣ bảng 2.3:
Bảng 2.3: Bảng thể tích các dung dịch để xây dựng đường chuẩn NH 4 +
+ ( ml ) Nước cất ( ml ) Xenhet ( ml ) Nessler ( ml )
Sau khi cho vào các cốc với lƣợng dung dịch nhƣ trên khuấy đều, để yên
10 phút rồi đem đo quang ở bước sóng 425 nm Mật độ quang đo được tương ứng với lƣợng NH4 + nhƣ bảng sau:
Bảng 2.4: Bảng kết quả xác định đường chuẩn NH 4
Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn đường chuẩn NH 4 + e Xác định NH 4 +
Lấy 30 ml mẫu cho vào cốc thủy tinh 100 ml, thêm 0.5 ml xenhet, 1 ml nessler khuấy đều để yên 10 phút đem đo quang ở bước sóng 425 nm Khi tiến hành phân tích mẫu thực ta làm mẫu trắng song song Từ giá trị mật độ đo quang đo được ta xác định được lượng amoni theo đường chuẩn Khi đó nồng độ amoni mẫu thực đƣợc xác định theo công thức sau:
+ C là lượng amoni tính theo đường chuẩn
+ V là thể tích mẫu nước đem phân tích
+ X là hàm lượng amoni trong mẫu nước
2.2.2.4 Xác định độ mặn của mẫu nước thải bằng phương pháp chuẩn độ với AgNO3 a Nguyên tắc
Dùng ion CrO4 - làm chỉ thị cho phản ứng xác định ion Cl - bằng dung dịch
AgNO 3 dựa trên hiện tƣợng kết tủa phân đoạn của 2 ion CrO 4 - và Cl - với Ag + ,
2 ion này đều có khả năng tạo kết tủa với Ag +
Tại thời điểm Ag2CrO4 kết tủa nàu đỏ gạch thì AgCl kết tủa hoàn toàn b Thiết bị, dụng cụ
- AgNO3 0,05M: Cân chính xác 4,247 gam AgNO3 hòa tan bằng nước cất 2 lần, sau đó thêm nước cất đến vạch 500 ml
- K2CrO4 5% d Tiến hành xác định độ mặn
Lấy 2 ml mẫu vào bình tam giác 250 ml và nhỏ 9 – 10 giọt K2CrO4 Tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch AgNO3 cho đến khi dung dịch chuyển sang màu đỏ gạch, sau đó dừng chuẩn độ.
- Ghi lại thể tích AgNO3 đã dùng
2.2.2.5 Phương pháp xác định hàm lượng MLSS
Chỉ số MLSS: Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, gồm sinh khối và các thành phần không tan khác
Để xác định hàm lượng MLSS, tiến hành lấy 1000 ml mẫu và lọc qua giấy lọc chuẩn cỡ 0,45 µm Sau đó, sấy khô ở nhiệt độ 105 oC cho đến khi khối lượng không đổi Cuối cùng, cân xác định khối lượng sau khi sấy khô và tính toán MLSS theo công thức.
+ m2: Khối lƣợng giấy và bùn, ( g )
+ V: Thể tích huyền phù đem phân tích
Thay số vào công thức ta đƣợc hàm lƣợng MLSS
2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý nước thải sản xuất mắm 2.2.3.1 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý trong giai đoạn yếm khí a Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ
Nước thải sau khi lấy từ cống thải của nhà máy sản xuất nước mắm Cát
Hải đã thực hiện đo COD đầu vào tại phòng thí nghiệm và tiến hành ủ nước thải trong điều kiện yếm khí Sau các khoảng thời gian 5, 10, 15 và 20 ngày, Hải tiến hành phân tích và xác định giá trị COD.
Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất khử COD bị ảnh hưởng bởi thời gian ủ khác nhau trong giai đoạn yếm khí Đồng thời, việc khảo sát cũng chỉ ra rằng nồng độ chất hữu cơ có tác động đáng kể đến hiệu quả xử lý.
Thí nghiệm tiến hành với 5 mẫu nước thải có COD đầu vào khác nhau, ta ủ trong cùng khoảng thời gian Sau đó xác định COD sau thời gian ủ
So sánh hiệu suất khử COD các mẫu có nồng độ COD ban đầu khác nhau
Nghiên cứu cho thấy nồng độ COD có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả khử COD trong giai đoạn kị khí Bên cạnh đó, khảo sát cũng chỉ ra rằng nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Lấy 4 mẫu nước thải có cùng nồng độ COD và amoni Sau đó sử dụng bình điều nhiệt để thay đổi nhiệt độ của các mẫu nươc thải trên ở các nhiệt độ
24 o C, 35 o C, 45 o C, 60 o C rồi đem ủ Sau 5 ngày đo COD, amoni của các mẫu nước thải
Kết quả so sánh hiệu suất sau khi ủ các mẫu nước thải cho thấy nhiệt độ nước thải có ảnh hưởng đáng kể trong giai đoạn kị khí.