TRANG THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN
Tên luận án: Nghiên cứu giải pháp xử lý nước thải sơ chế gà rán công nghiệp bằng phương pháp ozone kết hợp thủy sinh thực vật.
Chuyên ngành: Môi trường Đất và Nước Mã số: 62440303
Họ tên nghiên cứu sinh: Nguyễn Điền Châu
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trương Hoàng Đan
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Cần Thơ.
1. Tóm tắt nội dung luận án
Nước thải từ ngành sản xuất thực phẩm ăn nhanh, đặc biệt là nước thải phát sinh từ quá trình tẩm ướp gà rán là loại nước thải có thành phần các hợp chất gia vị, là các hợp chất đa phân tử có tính chất kháng khuẩn, kháng vi sinh vật và kháng nấm. Do tính chất kháng sinh học như vậy nên việc áp dụng trực tiếp các phương pháp sinh học để xử lý loại nước thải này rất khó khăn. Luận án này nghiên cứu giải pháp tiền xử lý xử lý nước thải sơ chế gà rán công nghiệp bằng phương pháp ozone hóa sau đó dùng cây Sậy (Phragmites spp.) trong hệ thống đất ngập nước chảy ngầm ngang để xử lý triệt để chất ô nhiễm.
Tiến hành khảo sát thu mẫu nước thải và phân tích trong 7 ngày liên tục tại nhà máy Jollibee. Kết quả cho thấy nước thải sơ chế gà rán có các thành phần đặc trưng như COD, BOD5, TN (tổng đạm) và TP (tổng lân) với tương ứng nồng độ dao động trong khoảng 1.345-1.425mg/L, 570-600mg/L, 120-140mg/L và 28-40mg/L. Lưu lượng phát thải 70 – 75 m3/ ngày đêm.
Nước thải sơ chế gà rán được tiền xử lý bằng phương pháp ozone hóa, các thí nghiệm 1, 2, 3 và 4 đã được thực hiện nhằm khảo sát giá trị pH, lượng ozone, thời gian phản ứng để xác định thông số tối ưu cho quá trình tiền xử lý. Kết quả cho thấy ở pH = 7, sau khoảng thời gian từ 45-90 phút phản ứng, hiệu suất khử COD đạt trên 40%; Tỷ lệ BOD5/COD tăng từ 0,33 trước phản ứng lên trên 0,53 (tăng 1,61 lần).
Nước thải sau khi tiền xử lý bằng phương pháp ozone hóa được tiếp tục nghiên cứu với các thí nghiệm khác nhau:
– Thí nghiệm 5 nghiên cứu sự hấp thu dinh dưỡng của cây Sậy và xác định nồng độ nước thải thích hợp cho cây sinh trưởng và phát triển. Nước thải được pha loãng bằng nước sạch với nồng độ lần lượt bằng 25%, 50%, 75% và 100% và được cấp vào các nghiệm thức thí nghiệm với các thể tích lần lượt là 06 lít, 09 lít, 12 lít. Kết quả ở nghiệm thức thí nghiệm thế tích nước thải 12 lít và nồng độ nước thải 100%, sau 48 ngày thí nghiệm cho thấy sậy vẫn sinh trưởng và phát triển tốt, khả năng làm giảm chất ô nhiễm TN, TP, BOD5 và COD lần lượt là 70,63%, 76,21%, 77,72% và 61,14% (tăng 11,54%, 12,97%, 18,28% và 21,61% so với ngày đầu).
– Thí nghiệm 6 nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thu N, P của Sậy. Sậy được trồng với mật độ lần lượt là 20 cây/m2, 25 cây/m2, 30 cây/m2, 35 cây/m2. Kết quả cho thấy sau quá trình thí nghiệm, sậy sinh trưởng tốt và không có sự khác biệt đáng kể giữa các mật độ trồng.
– Thí nghiệm 7 nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sơ chế gà rán công nghiệp trong hệ thống đất ngập nước chảy ngầm ngang. Hệ thống được nạp theo dạng mẻ, mỗi nghiệm thức được cung cấp 0,33m3 nước thải với thời gian lưu nước là 03 ngày. Sau 48 ngày thí nghiệm, kết quả cho thấy sậy sinh trưởng và phát triển tốt, chiều cao sậy đạt 170cm, trọng lượng tươi của sậy đạt khoảng 83g/cây (tăng từ 7,1 – 7,4 lần so với ban đầu), tổng sinh khối của cả hệ là 6,76 – 7,12 kg/m2. Hiệu quả xử lý tổng đạm (TN), tổng lân (TP), BOD5 và COD của hệ thống lần lượt là 77,85%, 70,46%, 92,25% và 89,87%. Sậy hấp thu 11,22% TN và 8,88% TP trong nước thải. Tỷ lệ nhu mô xốp (diện tích khoang chứa khí/diện tích lát cắt ngang) ở thân sậy tăng từ 9,91% lên 32,64% và ở rễ tăng từ 17,89% lên 70,81%.
Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sơ chế gà rán cho nhà máy Jollibee Việt Nam với công suất 50 đến 100 m³/ ngày. Trong đó có tính toán phương án sử dụng đất, phương án tận dụng sinh khối sậy sau khu thu hoạch và tính toán hiệu quả kinh tế.
Nghiên cứu đã chứng minh sậy thích nghi và phát triển tốt trong môi trường ô nhiễm của nước thải sơ chế gà rán công nghiệp đã tiền xử lý bằng phương pháp ozone hóa. Sinh khối tươi của sậy thu được sau 48 ngày thí nghiệm đạt khoảng 7kg/m2 (tăng khoảng 25 lần so với ban đầu), nước thải sau xử lý đạt tiêu tiêu chuẩn QCVN 40:2011 cột B.
2. Những kết quả mới của luận án:
Lần đầu tiên nghiên cứu sự kết hợp sử dụng phương pháp ozone hóa và Sậy trong hệ thống đất ngập nước kiến tạo để xử lý nước thải sơ chế gà rán công nghiệp.
Luận án đã xác định được pH và nồng độ Ozone phù hợp cho quá trình tiền xử lý bằng phương pháp ozone hóa đối với nước thải sơ chế gà rán công nghiệp; Đánh giá được hiệu quả hấp thu N, P và sự phát triển của nhu mô xốp trong cây Sậy; Xây dựng được mô hình hồi quy tổng quát xử lý nước thải sơ chế gà rán công nghiệp của quá trình tiền xử lý bằng phương pháp ozone hóa và quá trình xử lý sậy.
Đề xuất được giải pháp xử lý nước thải sơ chế gà rán công nghiệp bằng phương pháp sử dụng Ozone (có tác nhân điện cực) kết hợp với Sậy trồng trong hệ thống đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm ngang.
3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề tiếp tục nghiên cứu:
3.1 Ý nghĩa khoa học
Ý nghĩa khoa học quan trọng đầu tiên của luận án là xác định được mối tương quan và dự báo theo chuỗi thời gian thông qua các thí nghiệm ở các tỷ lệ nước thải khác nhau khi sử dụng ozone, điện cực và ozone kết hợp điện cực than để xác định các thông số tối ưu cho quá trình tiền xử lý nước thải. Các mối tương quan được thể hiện qua các phương trình hồi quy trong quá trình thí nghiệm.
Ý nghĩa khoa học thứ hai của luận án là từ kết quả nghiên cứu tác giả đã nghiên cứu quá trình động học của xử lý nước thải sau tiền xử lý bằng cây Sậy. Xác định được hiệu suất xử lý nước thải, đánh giá được sự phát triển của thân cây; bộ rễ; mật độ cây trồng thích hợp. Kết quả nghiên cứu được phân tích, luận giải theo xu thế tuyến tính với các phương trình hồi thế.
Ý nghĩa khoa học thứ ba: Luận án là nguồn tài liệu khoa học cho các nghiên cứu chuyên sâu có liên quan đến lĩnh vực này; Là nguồn tham khảo để đưa vào giảng dạy tại các ngành Kỹ thuật môi trường, Công nghệ môi trường, Quản lý môi trường, Kỹ thuật tài nguyên nước…..ở các trường đại học, cao đẳng; Là cơ sở khoa học để ứng dụng trong xử lý nước thải tại các cơ sở sơ chế gà rán công nghiệp tương tự.
3.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần nâng cao nhận thức của xã hội trong việc bảo vệ môi trường và xử lý ô nhiễm môi trường theo hướng sinh thái.
Luận án đã đề xuất công nghệ xử lý nước thải áp dụng cho nhà máy Jollibee; tính toán sơ bộ chi phí vận hành và giá thành xử lý cho nhà máy; Đóng góp này mang ý nghĩa thực tế với nhà máy Jollibee.
Kết quả nghiên cứu của luận án đem lại hiệu quả trong xử lý loại hình nước thải sơ chế gà rán.
3.3 Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng những phương pháp oxy hóa nâng cao khác hoặc kết hợp nhiều phương pháp để có thể rút ngắn thời gian phản ứng của giai đoạn tiền xử lý nước thải.
Nghiên cứu kết hợp hệ thống đất ngập nước chảy dọc (VF – Vertical flow) với hệ thống đất ngập nước chảy ngầm ngang (HF – Horizontal flow) để giảm diện tích đất sử dụng cho quá trình xử lý nước thải.
Nghiên cứu kết hợp phương pháp sử dụng ozone có tác nhân điện cực với sậy trồng trong hệ thống đất ngập nước để xử lý nước thải của loại hình sơ chế gà rán hoặc các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự nước thải sơ chế gàn rán Jollibee.
Nghiên cứu khả năng tận dụng sinh khối sậy để thu hồi năng lượng.
