Đề tài Nghiên cứu công nghệthu hồi máu cá trong nước thải chế biến thủy sản tại công ty TNHH xuất nhập khẩu thủy sản an phát - Tiền Giang

Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản tại công ty TNHH XNK Thuỷ sản An Phát-Tiền Giang NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HỒI MÁU CÁ TRONG NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN TẠI CÔNG TY TNHH XUẤT NHẬP KHẨU THỦY SẢN AN PHÁT-TIỀN GIANG Phan Thị Ngọc Ánh[1], Trần Thị Tuyết Anh[1] 1 Khoa Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại Học Lạc Hồng Email: [email protected], [email protected] Tóm tắt: Máu cá trong nước thải chế biến thủy sản là một nguồn phế liệu giàu protein, có thể thu hồi làm thức ăn gia súc, phân bón hữu cơ hoặc bổ sung dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật nhưng nếu không thu hồi được thì lại ảnh hưởng rất lớn đến môi trường. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có nhà máy chế biến thủy sản nào có công nghệ thu hồi lượng máu cá này. Do vậy, trong nghiên cứu này, bằng phương pháp sử dụng nhiệt để kết tụ máu cá và phèn nhôm làm chất trợ lắng, chúng tôi cố gắng xác định các thông số tối ưu cho quá trình thu hồi máu cá từ nước thải nhà máy chế biến thủy sản. Kết quả nghiên cứu cho thấy, quá trình thu hồi cần được tiến hành ở nhiệt độ trên 600C. Khoảng pH tối ưu là 5.0 – 6.0. Kết tủa máu cá được thu hồi bằng phương pháp lắng lọc với sự trợ lắng của phèn nhôm ở nồng độ xử lý khoảng 20 mg/l trong thời gian lắng 30 phút. Hiệu suất thu hồi máu cá đạt khoảng 70.08 -74.45 %, hiệu suất xử lý COD và BOD5 đạt 70.03 -73.2%. Abstract: Fish blood in wastewater of fishery processing plants is a rich source of protein, which can be recovered for animal feed, organic fertilizer or nutrient supplement to environmental microorganisms, as well as for environmental treatment. However, until now no suitable technologies have been available for the recovery of the fish blood. In this study, based on the effect of temperature to coagulate the blood and aluminum sulfate to support the sedimentation process, experiments have been carried out to find optimal parameters for the recovery of fishery blood. It has been pointed out that the process should be conducted at about 600C for the high recovery of protein blood. By the way, the recovery of the blood is optimized in the pH range of 5.0 – 6.0. The precipitated blood could be easily settled down in the medium with aluminum sulfate concentration of 20 mg/l after 30 minutes. The recovery efficiency could reach 70.08 - 74.45% and the equivalent COD, BOD5 removal efficiency could reach 70.03 – 73.2%. Keywords: Blood water in fishery processing plants, recovery of protein. nhà máy này cũng thải ra một lượng phế 1. GIỚI THIỆU phụ liệu khoảng 50- 60% khối lượng cá Hiện nay, ngành thuỷ sản là một gồm đầu, xương, da và thịt vụn đến nay trong những ngành sản xuất đem lại giá trị đã được tận dụng để làm thức ăn cho chăn sản phẩm lớn cho xã hội, đóng góp đáng nuôi. kể sự tăng trưởng kinh tế cho đất nước. Riêng máu cá là một nguồn phế liệu Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng không giàu protein cũng có thể thu hồi làm thức ngừng sản lượng chế biến thủy sản, các ăn gia súc, làm phân hữu cơ hoặc bổ sung 1 Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản tại công ty TNHH XNK Thuỷ sản An Phát-Tiền Giang dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật, nhưng cho đến nay tại các nhà Nước thải máy chế biến, máu cá hoàn toàn bị thải bỏ theo đường nước thải nên làm tăng nồng độ các chất ô nhiễm trong hệ thống xử lý Kết tủa máu cá nước thải. Chính vì thế, các nhà máy không những tốn chi phí đầu tư quy trình xử lý nước thải mà còn lãng phí một lượng Lắng – lọc kết tủa Nước sau protein không nhỏ từ máu cá. lọc Vì vậy, việc tách và thu hồi lượng máu cá này không những có ý nghĩa về Sấy kết tủa mặt môi trường mà còn có lợi về mặt kinh tế. Trong bài báo cáo này, trình bày kết Xác định hiệu suất thu quả bước đầu về việc nghiên cứu sử dụng hồi máu cá và hiệu suất nhiệt trong việc thu hồi máu cá. xử lý COD 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG Hình 1: Quá trình thu hồi máu cá trong PHÁP NGHIÊN CỨU nước thải chế biến thủy sản 2.1 Nguyên liệu nghiên cứu b. Phương pháp nghiên cứu Nước thải được lấy từ bồn rửa máu 9 Phương pháp nhiệt: trong công đoạn cắt tiết - ngâm của dây chuyền công nghệ sản xuất fillet cá tra tại Dùng nhiệt độ để kết tủa máu cá công ty chế biến thủy sản An Phát-Tiền trong nước thải chế biến thủy sản, kết hợp Giang với các thành phần cơ bản được với phèn nhôm làm chất trợ lắng xác định trình bày ở bảng 1. hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất xử lý COD. Bảng 1: Một số chỉ tiêu cơ bản của nước thải chế biến thủy sản 9 Phương pháp phân tích: Các chỉ tiêu Đơn vị Số liệu - Hiệu suất thu hồi máu cá: BOD5 mg/l 1500 m H = .100 , % COD mg/l 2700 mo Nitơ tổng mg/l 255 H: hiệu suất thu hồi chất khô, %. pH - 7.2 m: khối lượng chất khô thu được, g 0 Nhiệt độ C 28 mo: khối lượng chất khô ban đầu, g - Hiệu suất xử lý COD: 2.2 Trang thiết bị nghiên cứu CC− H = 0 .100 , % - Bộ điều nhiệt C0 - Máy sấy H: hiệu suất xử lý COD, % - Máy đo pH C0: nồng độ COD ban đầu, mg/l - Máy đo COD C: nồng độ COD của nước thải sau quá - Bơm chân không trình lắng, mg/l - Bộ lọc hút chân không 9 Phương pháp xử lý số liệu: - Cân phân tích 4 số lẻ 2.3 Phương pháp nghiên cứu Số liệu báo cáo là trung bình của 3 lần phân tích kết quả được phân tích thống a. Quá trình nghiên cứu kê bằng phần mềm Excel. 2 Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản tại công ty TNHH XNK Thuỷ sản An Phát-Tiền Giang 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN chính làm cho chỉ số COD, BOD5 trong nước thải tăng lên. 3.1 Hàm lượng máu cá có trong 3.3 Kết quả nghiên cứu nước thải tại công đoạn cắt tiết- ngâm rửa cá 3.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ Kết quả tỉ lệ thu hồi máu trên nguyên liệu các tra còn sống như sau: 1 kg cá tươi nguyên liệu có 16,18 gam máu, tương đương với 7.6 gam chất khô có 6.61 gam protein. 3.2 Đặc trưng của nước thải Bảng 2: Các đặc trưng hóa lý ban đầu của nước thải chứa máu cá Hình 2: Hiệu suất thu hồi chất khô tại các Đặc trưng Đơn vị Kết quả nhiệt độ và thời gian khảo sát hóa lý pH - 7.1 - 7.4 Tỷ trọng g/ml 1.0036 Chất khô w/w 0.3 - 0.5 Nitơ tổng g/l 0.48 Protein tổng g/l 3 Protein tổng % chất khô, % 86.885 w/w Tro tổng % - Qua phân tích ta thấy, hàm lượng chủ yếu trong chất khô của máu cá trong Hình 3: Hiệu suất xử lý COD tại các nhiệt nước thải chế biến thủy sản là protein. độ và thời gian khảo sát Bảng 3: Đặc trưng nồng độ các chất ô Nhận xét chung: nhiễm của nước thải tại công đoạn cắt tiết Hiệu suất thu hồi chất khô trong – ngâm rửa cá nước thải chứa máu cá càng cao thì hiệu Các chỉ tiêu Đơn vị Kết quả suất xử lý COD càng hiệu quả. Qua thực BOD5 mg/l 1500 nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ COD mg/l 2700 đến quá trình thu hồi máu cá chúng tôi 0 SS* mg/l 120 chọn được khoảng nhiệt độ từ 50-65 C, Nitơ tổng mg/l 255 thời gian khảo sát từ 50 phút trở đi để tiến Phospho tổng* mg/l 20 hành các thí nghiệm tiếp theo. pH - 7.2 Nhiệt độ 0C 28 Dầu mỡ, mg/l* mg/l 35 Tại công đoạn cắt tiết – ngâm rửa cá thì chỉ số COD, BOD5 khá lớn. Lượng nước thải tại khâu này là 100 m3 (chiếm ¼ tổng lượng nước thải toàn nhà máy) thì ta thấy đây là một trong những nguyên nhân 3 Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản tại công ty TNHH XNK Thuỷ sản An Phát-Tiền Giang Hiệu suất (%) 3.3.2 Ảnh hưởng của pH 90 80 70 60 PAC 50 Phèn nhôm 40 Phèn sắt 30 20 10 0 20 30 40 50 60 70 Thời gian (phút) Hình 5: Ảnh hưởng của loại chất keo tụ Hình 3: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất đến hiệu suất thu hồi máu cá tại 550C quá trình thu hồi máu cá Hiệu suất (%) Nhận xét: 90 80 - Kết quả khảo sát tại pH = 5 thì hiệu 70 suất kết tụ cao nhất là 39.58%. Ở giá trị pH 60 PAC 50 Phèn nhôm = 4 thì mức độ kết tụ khá thấp. 40 Phèn sắt Kết quả này cho thấy, khi pH thay 30 đổi dẫn đến thay đổi mức độ ion hóa và sự 20 tích điện trên bề mặt của các phân tử 10 0 protein, luôn thay đổi lực đẩy và lực hút 20 30 40 50 60 70 Thời gian (phút) giữa các phân tử này và khả năng liên kết với nước. Hình 6: Ảnh hưởng của loại chất keo tụ 0 - Ở khoảng pH 5-6 thì phần lớn máu đến hiệu suất thu hồi máu cá tại 60 C cá kết tụ có dạng hạt mịn (do khả năng Hiệu suất (%) hydrat hóa của các phân tử protein trong 80 78 máu cá là thấp nhất nên chúng tập hợp lại, 76 kết tụ thành các hạt mịn), quá trình lắng 74 72 PAC bắt đầu nhưng diễn ra rất chậm. 70 Phèn nhôm Như vậy, khoảng pH thích hợp cho 68 Phèn sắt 66 quá trình kết tụ máu cá là 5-6. 64 62 3.3.2 Ảnh hưởng của loại chất keo tụ 60 58 20 30 40 50 60 70 Thời gian (phút) đến quá trình thu hồi máu cá Hiệu suất (%) Hình 7: Ảnh hưởng của loại chất keo tụ 80 đến hiệu suất thu hồi máu cá tại 650C 70 60 Nhận xét chung: PAC 50 Phèn nhôm Như vậy, tại khoảng nhiệt độ khảo 40 0 Phèn sắt sát từ 50 – 65 C ta thấy nhiệt độ càng tăng 30 thì hiệu suất thu hồi càng cao. Hiệu suất 20 10 thu hồi cao nhất với chất keo tụ PAC đạt 0 khoảng 77.26%, phèn nhôm khoảng 75.34 20 30 40 50 60 70 Thời gian (phút) %, phèn sắt khoảng 75.04%. Chọn phèn nhôm KAl(SO ) .12H O Hình 4: Ảnh hưởng của loại chất keo tụ 4 2 2 0 làm chất keo tụ giúp cho quá trình lắng các đến hiệu suất thu hồi máu cá tại 50 C hạt kết tủa máu cá. Hiệu suất quá trình thu hồi cao nhất đạt khoảng 75.34%. 4 Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản tại công ty TNHH XNK Thuỷ sản An Phát-Tiền Giang 3.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất keo - Ở các mẫu có nồng độ phèn nhôm tụ càng tăng lên thì tốc độ lắng không tăng lên và trạng thái dung dịch lắng đục dần. 76 Vì nồng độ phèn nhôm cao làm tăng số 75 điện tích cùng dấu, đẩy nhau tạo nên một 74 mạng lưới keo cản trở quá trình lắng. 73 t (%) 72 Kết luận: chúng tôi sử dụng phèn ấ 71 u su nhôm nồng độ 20 mg/l để làm chất trợ lắng ệ Hi 70 trong quá trình thu hồi tủa máu cá. 69 68 3.3.2 Kết quả mô hình thí nghiệm 67 10 20 30 40 50 Nồng độ phèn nhôm (mg/l) Hình 8: Ảnh hưởng của nồng độ chất keo 1 tụ đến hiệu suất thu hồi máu cá 75 74 73 2 72 t (%) ấ 71 u su ệ 3 70 Hi 69 68 4 67 10 20 30 40 50 Nồng độ phèn nhôm (mg/l) Hình 9: Ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ đến hiệu suất xử lý COD Nhận xét chung: 5 - Kết quả cho thấy khả năng trợ lắng của phèn nhôm đối với máu cá trong nước Hình 10: Mô hình thu hồi máu cá thải như sau: khi thay đổi nồng độ phèn nhôm từ 10 – 50 mg/l thì hiệu suất thu hồi 1. Bể chứa chất khô khoảng 70.32 - 75.02 %, hiệu suất 2. Bộ gia nhiệt bằng năng lượng Mặt xử lý COD khoảng 70.01 - 74.28%. trời - Khi nồng độ phèn nhôm là 20 mg/l, 3. Bể chứa nước sau gia nhiệt tốc độ lắng đạt nhanh nhất, tạo nên lớp 4. Bể lắng dung dịch màu vàng nhạt sau thời gian 5. Bể thu nước sau lắng khảo sát 30 phút. Kết quả này cũng có thể do các phân tử phèn nhôm có khả năng hấp phụ, tạo cầu nối để liên kết các hạt keo protein trong máu cá đã kết tủa thành các phân tử có kích thước lớn hơn và lắng xuống. Ngoài ra, phèn nhôm có độ deacetyl hóa cao sẽ trung hòa điện tích của các phân tử protein tích điện âm trong dung dịch máu thải, giảm khả năng hydrat hóa tập hợp lại và kết tụ. (Piontti và cộng sự, 1997; Zeng và cộng sự, 2008). 5 Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản tại công ty TNHH XNK Thuỷ sản An Phát-Tiền Giang 0 Nhiệt độ t, C Hiệu suất 45 (%) 74 40 73 35 72 71 30 Nhiệt độ không khí xung quanh (độ C) 70 25 Nhiệt độ nước thải đạt được (độ C) 69 20 68 Nhiệt độ nước thải đầu vào (độ C) 67 15 66 10 65 5 50 55 60 65 70 80 Nhiệt độ (0C) 0 Hiệu suất thu hồi chất khô, % Hiệu suất xử lý COD, % 7 8 9 1011121314151617Thời gian trong ngày (giờ) Hình 13: Hiệu suất thu hồi chất khô và Hình 11: Nhiệt độ dòng nước thải đạt hiệu suất xử lý COD ở các nhiệt độ được khi qua dàn ống chữ U Nhiệt độ (độ C) 70 Bảng 4: Các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước 60 thải sau quá trình xử lý 50 Nhiệt độ không khí xung quanh (độ C) Hiệu 40 Nhiệt độ nước thải đạt được (độ C) Kết suất STT Tên chỉ tiêu 30 Nhiệt độ nước thải ban đầu (độC) quả xử lý 20 (%) 10 1 BOD5, mg O2/L 461 70.27 0 2 COD, mg O2/L 775 72.56 7 8 9 1011121314151617Thời gian trong ngày (giờ) 3 SS, mg/L 40 70.00 Hình 12: Nhiệt độ dòng nước thải đạt Mô hình thí nghiệm xây dựng đạt được khi kết hợp dùng điện năng và năng được hiệu suất xử lý trên 70 %. lượng Mặt trời Chúng tôi đề xuất mô hình quy trình thu hồi máu cá cho công ty như sau: 1. Bình chứa 2. Thiết bị truyền nhiệt 3. Bể lắng ngang 4. Thiết bị đun nước nóng dùng năng lượng Mặt trời 6 Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản tại công ty TNHH XNK Thuỷ sản An Phát-Tiền Giang 4. Kết luận Từ quá trình nghiên cứu chúng tôi thu Các thông số cho quá trình thu hồi máu được một số kết quả ban đầu như sau: cá là: Máu cá được kết tủa bằng phương pháp nhiệt kết hợp với sử dụng chất trợ 9 Khoảng nhiệt độ kết tủa: 600C – lắng cho hiệu suất thu hồi đạt khoảng 70 - 650C 72.13%. 9 Thời gian lưu nước trong bể lắng: 30 phút 9 Nồng độ phèn nhôm 20mg/l 9 Khoảng pH thích hợp cho quá trình: 5 – 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thanh Hải. Nghiên cứu thu hồi protein máu cá từ quy trình chế biến cá tra. Đại học Bách Khoa, tháng 8/2006. [2] Một số tài liệu cung cấp từ Trung tâm tư liệu 79 Trương Định- Quận 1-TP.HCM [3] Trường Đại học Thủy Sản Nha Trang. Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong việc thu hồi protein từ nước rửa sumiri. [4] Nguyễn Ngọc Lân. Truyền nhiệt trong công nghệ môi trường. Nhà xuất bản Khoa học Kĩ thuật. 7 Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản tại công ty TNHH XNK Thuỷ sản An Phát-Tiền Giang Biên Hòa, ngày 5 tháng 01 năm 2010 CỐ VẤN KHOA HỌC SINH VIÊN THỰC HIỆN PGS.TS Phan Đình Tuấn Phan Thị Ngọc Ánh KS Phạm Đình Đạt Trần Thị Tuyết Anh XÁC NHẬN CỦA KHOA CNSH – MÔI TRƯỜNG 8