Phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có lợi để xử lý nước thải sản xuất cồn

Bài viết Phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có lợi để xử lý nước thải sản xuất cồn được nghiên cứu nhằm phân lập, tuyển chọn các chủng vi sinh vật có lợi và ứng dụng để xử lý nước thải nhà máy sản xuất cồn theo phương pháp sinh học hiếu khí.

Đặng Quang Hải 64 PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI SINH VẬT CÓ LỢI ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN ISOLATION AND SCREENING OF EFFECTIVE MICROBIAL STRAINS FOR TREATMENT OF WASTEWATER FROM ETHANOL PLANTS Đặng Quang Hải Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; dqhai@dut.udn.vn Tóm tắt - Nghiên cứu nhằm phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật có lợi ứng dụng để xử lý nước thải nhà máy sản xuất cồn theo phương pháp sinh học hiếu khí Kết tuyển chọn ba chủng vi khuẩn có hoạt tính amylase, cellulase protease cao Thực nghiệm q trình tạo thành bùn hoạt tính từ chủng tuyển chọn với thời gian nhân giống bình tam giác 250 ml khoảng 36 giờ, nhân giống bể lớn để tạo đủ lượng bùn hoạt tính đưa vào xử lý khoảng 48 cho cấp nhân giống Kết nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất cồn có hàm lượng chất hữu cao (COD 2840 - 4123 mg/l) phương pháp hiếu khí với hàm lượng bùn hoạt tính bổ sung 30% cho hiệu suất xử lý cao đạt 84,46%, trường hợp khơng bổ sung bùn hoạt tính, hiệu suất xử lý đạt 63,72% Abstract - This study aims at finding effective microbial strains for wastewater aerobic treatment of ethanol plants Through screenings, three bacterial strains with high amylase, cellulase and protease activities have been isolated and selected The experimental results have identified the appropriate time for culturing selected bacterial strains to create activated sludge, with propagation time in 250 mL glass triangle flasks in 36 hours, propagation in larger tanks in 48 hours for each level of propagating The results have also indicated that aerobic biological treatment of wastewater in ethanol plants containing high concentration of organic substances (COD 2840 - 4123 mg/l)with the rate added activated sludge of 30% results in a high efficiency for the elimination of organic matters, reaching 84.46%, while the case of without adding activated sludge, the treatment efficiency is only 63.72% Từ khóa - Nước thải từ trình sản xuất cồn; vi sinh vật; bùn hoạt tính; chất hữu cơ; hiệu suất xử lý Key words - Wastewater from ethanol production process; Microorganism; Activated sludge; Organic matter; Treatment efficiency Đặt vấn đề Ngày nay, vấn đề xử lý nước thải cung cấp nước mối quan tâm lớn nhiều quốc gia Đây vấn đề cấp bách cần giải Việt Nam q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Cùng với phát triển cơng nghiệp, tình hình nhiễm môi trường Việt Nam gia tăng đến mức báo động Trong đó, nhiễm nguồn nước thực trạng đáng quan tâm Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường chủ yếu nguồn thải từ khu công nghiệp, sở sản xuất chế biến, khu dân cư, … chưa qua xử lý, xử lý chưa đạt yêu cầu mà thải trực tiếp môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng Trong đó, nước thải từ nhà máy sản xuất thực phẩm chiếm lượng lớn, nước thải công nghiệp cồn rượu, bia, chế biến thủy sản, … Trung bình, với nhà máy sản xuất cồn cơng suất 10000 lít cồn/ ngày ngày đưa vào môi trường 150m nước thải Đặc điểm nước thải từ nhà máy sản xuất cồn giàu hợp chất hữu đường, tinh bột, protein, lipid, khống, … nên trở thành mơi trường tốt cho nhiều loại vi sinh vật phát triển, dẫn đến tác động gây hại cho sức khoẻ người làm suy thối mơi trường [1] Do vậy, việc làm loại nước thải nói chung, nước thải sản xuất cồn nói riêng để sử dụng lại cho trình sản xuất, sinh hoạt hay để thải môi trường vấn đề cấp thiết, cần thiết phải đẩy mạnh việc nghiên cứu phát triển, ứng dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến, hiệu Trong phương pháp xử lý nước thải xử lý nước thải phương pháp vi sinh vật đ3ánh giá cao, xếp vào nhóm công nghệ sạch, thân thiện với môi trường ưu tiên nghiên cứu ứng dụng Điểm mấu chốt cơng nghệ phải có chủng vi sinh vật có khả chuyển hố nhanh triệt để chất hữu nước thải thành chất thân thiện với môi trường Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả tiến hành phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt tính enzyme cao từ hệ vi sinh vật thích nghi tự nhiên với môi trường nước thải nhà máy cồn Việt Nam phối hợp chủng tuyển chọn để tạo thành bùn hoạt tính bổ sung vào xử lý nước thải sản xuất cồn theo phương pháp sinh học hiếu khí Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu Nước thải hệ vi sinh vật nước thải xưởng sản xuất cồn trường Cao đẳng Lương thực - Thực phẩm, Đà Nẵng 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật có lợi nước thải phương pháp pha lỗng thập phân Mơi trường sử dụng q trình phân lập mơi trường thạch - cao thịt - pepton Mẫu nước thải sau pha lỗng đến độ pha lỗng thích hợp cấy lên bề mặt môi trường chứa đĩa petri, sau ni ủ nhiệt độ thường thời gian 48 Tuyển chọn khuẩn lạc mọc riêng rẽ, to tách biệt đĩa petri cấy chuyền vào ống nghiệm thạch nghiêng để giữ giống [2] Quan sát đặc điểm hình thái vi sinh vật phương pháp làm tiêu giọt ép nhuộm Gram Xác định mức độ sinh trưởng vi sinh vật phương pháp đo mật độ quang (độ đục) [2] Xác định hoạt tính enzyme amylase, cellulase protease chủng vi sinh vật phương pháp đo ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 18, NO 5.1, 2020 đường kính vịng thủy phân Dùng đĩa petri chứa môi trường thạch - cao thịt - pepton có bổ sung riêng biệt 1% tinh bột tan, 1% carboxymethyl cellulose (CMC) 1% casein để thử hoạt tính enzyme amylase, cellulase, hay protease tương ứng Ở đĩa petri cấy - điểm lấy từ khuẩn lạc mọc riêng rẽ sau khiết giống Sau đó, đem ni điều kiện nhiệt độ thường Sau ngày đem đĩa petri đổ dung dịch lugol hay amido black lên bề mặt thạch, tráng quan sát Nếu có hoạt tính enzyme xuất vịng thủy phân suốt, khơng màu Đo đường kính vịng thủy phân chất để chọn chủng vi sinh vật có hoạt tính enzyme cao [2, 3] 2.2.2 Phương pháp phân tích thông số chất lượng nước thải sản xuất cồn Để khảo sát thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn, mẫu nước thải tiến hành phân tích thơng số pH, nhiệt độ, chất rắn lơ lửng (SS), nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5 ), tổng nitơ tổng phốt pH nhiệt độ nước thải đo trực tiếp pH meter hiệu Jenco Mỹ Các thông số SS, COD, BOD5 , tổng nitơ tổng phốt phân tích theo phương pháp tiêu chuẩn [4] 2.2.3 Phương pháp nuôi tạo bùn hoạt tính Giống gốc tuyển chọn ống nghiệm thạch nghiêng cấy vào bình tam giác 250 ml chứa 150 ml môi trường cao thịt - pepton khử trùng 121oC thời gian 25 phút, sau ni máy lắc điều kiện nhiệt độ phòng thời gian 36 để thu dịch giống Thể tích mẫu thí nghiệm tạo bùn hoạt tính lít Lượng dịch giống bổ sung 15% so với tổng lượng nước thải dịch giống (4,25 lít nước thải sản xuất cồn + 0,75 lít dịch giống), tiến hành sục khí với lưu lượng 5040 ml/phút thời gian 48 để chủng vi sinh vật sinh trưởng phát triển, tạo sinh khối bùn hoạt tính Sau đó, để lắng tĩnh thời gian giờ, lúc bùn lắng xuống đáy bể thí nghiệm, phần nước trong, tiến hành thu sinh khối bùn hoạt tính tạo thành để đưa vào mơ hình xử lý 2.2.4 Mơ hình thí nghiệm nghiên cứu xử lý hiếu khí nước thải sản xuất cồn 65 Nước thải lấy phịng thí nghiệm để lắng sơ nhằm loại bỏ bớt chất rắn lơ lửng, sau cho vào bể xử lý với lượng thích hợp tương ứng với thí nghiệm Đối với thí nghiệm đối chứng (khơng bổ sung bùn hoạt tính), cho vào bể xử lý 10 lít nước thải Đối với thí nghiệm có bổ sung bùn hoạt tính, hàm lượng bùn cho vào bể thí nghiệm 20% (8 lít nước thải + lít sinh khối bùn), 25% (7,5 lít nước thải + 2,5 lít sinh khối bùn), 30% (7 lít nước thải + lít sinh khối bùn), 35% (6,5 lít nước thải + 3,5 lít sinh khối bùn), 40% (6 lít nước thải + lít sinh khối bùn) so với tổng lượng nước thải xử lý lượng bùn hoạt tính Thời gian sục khí 30 giờ, lưu lượng sục khí 4320 ml/phút (dùng bơm sục khí loại Boss - 9500 Aquarium Air Pump) Mỗi thí nghiệm lặp lại lần Lấy mẫu thời điểm trước sau xử lý để xác định giá trị COD Hiệu suất xử lý nước thải xác định theo công thức: E= COD t − COD s COD t x 100, % Trong đó: E: Hiệu suất xử lý nước thải mơ hình, %; CODt : Nồng độ COD trước xử lý, mg/l; CODs : Nồng độ COD sau xử lý, mg/l Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Phân lập tuyển chọn vi sinh vật có lợi nước thải 3.1.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật nước thải sản xuất cồn Quá trình phân lập, tuyển chọn vi sinh vật nước thải sản xuất cồn tiến hành theo phương pháp pha loãng thập phân nuôi cấy môi trường thạch cao thịt - pepton nhiệt độ thường thời gian 48 Kết nghiên cứu chọn khuẩn lạc to, mọc riêng lẻ, có màu sắc, kích thước, hình dạng khác đĩa petri độ pha loãng 10 -6 , 10 -7 , 10 -8 , 10 -9 Các chủng sau cấy chuyền vào ống nghiệm thạch nghiêng, nuôi 48 nhiệt độ thường để chúng phát triển, sau bảo quản lạnh để tiến hành nghiên cứu Ký hiệu giống là: C1, C2, C3, C4, C5 Các thí nghiệm thực bể hình chữ nhật làm nhựa tích 30 lít, hoạt động gián đoạn (Hình 1) Hình Các giống vi sinh vật sau cấy chuyền nuôi 48 môi trường thạch - cao thịt - pepton Hình Mơ hình bể sục khí dùng nghiên cứu Nước thải dùng cho thí nghiệm lấy cống thải tập trung xưởng sản xuất cồn thời điểm giống 3.1.2 Khảo sát số đặc điểm hình thái chủng vi sinh vật tuyển chọn Quan sát đặc điểm hình thái chủng vi sinh vật phương pháp làm tiêu giọt ép nhuộm Gram Đặng Quang Hải 66 Kết phương pháp tiêu giọt ép thể Hình Các chủng C1, C2, C3 có dạng hình cầu, xếp đơn đơi, kết thành chuỗi dài khơng di động Chủng C4 có dạng hình cầu, hình trịn, xếp đơn đơi, khơng di động Chủng C5 có dạng hình que, đứng riêng rẽ, kết thành chuỗi dài, không di động Bảng Kết thử nghiệm khả sinh tổng hợp amylase chủng vi khuẩn môi trường thạch - cao thịt - pepton - tinh bột tan Chủng vi khuẩn C1 C2 C3 C1 C2 C4 Kết đo D–d Khuẩn trung lạc D (cm) d (cm) D - d (cm) bình (cm) 1,4 0,2 1,2 1,5 0,3 1,2 1,13 1,2 0,2 1,0 1,0 0,2 0,8 1,5 0,3 1,2 0,93 1,1 0,3 0,8 1,4 0,3 1,1 1,4 0,3 1,1 1,10 1,3 0,3 1,0 0,5 0,3 0,2 0,7 0,4 0,3 0,20 3 C5 C3 C4 0,4 0,3 0,3 0,4 0,1 0,7 0,8 1,0 0,83 Bảng Kết thử nghiệm khả sinh tổng hợp cellulase chủng vi khuẩn môi trường thạch - cao thịt - pepton - CMC Chủng vi khuẩn C1 C2 C5 Hình Hình thái tế bào chủng vi sinh vật quan sát kính hiển vi quang học độ phóng đại 600 lần C3 Đối với phương pháp nhuộm Gram cho kết quả: Các chủng C1, C2, C3, C4 vi khuẩn gram dương bắt màu tím, chủng C5 vi khuẩn gram âm bắt màu hồng C4 3.1.3 Khảo sát số hoạt tính enzyme chủng vi sinh vật tuyển chọn Trong nước thải sản xuất cồn thường giàu hợp chất hữu đường, tinh bột, protein, cellulose, khống, … Do đó, để làm nguồn nước lồi vi sinh vật phải có khả phân hủy chất hữu đó, nghĩa chúng có khả sinh tổng hợp enzyme tương ứng Trong nghiên cứu này, ba hoạt tính enzyme amylase, cellulase protease chủng vi sinh vật khảo sát Xác định hoạt tính amylase, cellulase protease mơi trường đặc hiệu có chứa 1% chất tương ứng tinh bột, carboxymethyl cellulose (CMC) casein Hoạt lực enzyme xác định đường kính vịng thủy phân mơi trường tương ứng thơng qua việc đo đường kính vịng thủy phân khuẩn lạc (D) đường kính khuẩn lạc (d) Giá trị D - d lớn cho kết định tính khả sinh tổng hợp enzyme cao Kết trình bày Bảng 1, Bảng Bảng 0,5 1,0 1,1 1,4 C5 Kết đo Khuẩn lạc D (cm) 3 3 0,9 1,0 1,0 1,1 1,0 0,9 1,4 1,3 1,0 0,6 0,6 0,5 1,3 1,1 1,1 D–d trung d (cm) D - d (cm) bình (cm) 0,3 0,6 0,2 0,8 0,70 0,3 0,7 0,3 0,8 0,2 0,8 0,73 0,3 0,6 0,5 0,9 0,5 0,8 0,80 0,3 0,7 0,4 0,2 0,3 0,3 0,20 0,4 0,1 0,3 1,0 0,2 0,9 0,93 0,2 0,9 Bảng Kết thử nghiệm khả sinh tổng hợp protease chủng vi khuẩn môi trường thạch - cao thịt - pepton - casein Chủng Khuẩn vi lạc khuẩn C1 C2 C3 Kết đo D (cm) 0,4 0,5 0,3 0,4 0,3 0,3 0,7 0,6 0,7 D–d trung d (cm) D - d (cm) bình (cm) 0,3 0,1 0,3 0,2 0,13 0,2 0,1 0,3 0,1 0,2 0,1 0,10 0,2 0,1 0,5 0,2 0,4 0,2 0,23 0,4 0,3 ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 18, NO 5.1, 2020 C5 D (cm) 3 1,2 1,3 1,2 0,4 0,3 0,4 D–d trung d (cm) D - d (cm) bình (cm) 0,4 0,8 0,3 1,0 0,83 0,5 0,7 0,3 0,1 0,2 0,1 0,10 0,3 0,1 Kết nghiên cứu cho thấy, chủng C1, C2, C3, C5 có hoạt tính amylase, cellulase mạnh, cịn hoạt tính protease yếu Trong đó, chủng C1 có hoạt tính sinh tổng hợp amylase mạnh nhất, chủng C5 có hoạt tính sinh tổng hợp cellulase mạnh Do đó, sử dụng chủng vào xử lý nước thải chúng có khả phân giải mạnh hợp chất hữu giàu tinh bột, cellulose Chủng C4 có hoạt tính protease mạnh nhất, cịn hoạt tính amylase, cellulase yếu nên có khả phân giải mạnh hợp chất hữu giàu protein nước thải Khi sử dụng chủng vào xử lý nước thải nên kết hợp chủng có hoạt tính mạnh, tạo thành phức hệ vi khuẩn có hoạt tính enzyme bổ sung để phân giải nhanh hợp chất hữu nước thải, nhằm nâng cao hiệu xử lý Từ kết trên, ba chủng C1, C4 C5 chọn để nghiên cứu phần 3.1.4 Khảo sát động thái sinh trưởng chủng vi sinh vật chọn Khảo sát động thái sinh trưởng nhằm xác định thời điểm sinh trưởng phát triển cực đại chủng vi khuẩn chọn điều kiện thích hợp Từ xác định thời gian nhân giống thích hợp để thu nhận sinh khối đưa vào hệ thống xử lý nước thải nhằm đảm bảo tế bào vi khuẩn độ tuổi sinh lý thời gian sinh trưởng tốt nhất, có hoạt tính cao giúp phân hủy nhanh hợp chất hữu nước thải, nâng cao hiệu xử lý Để khảo sát động thái sinh trưởng chủng vi sinh vật tuyển chọn, môi trường cao thịt - pepton sử dụng Vi sinh vật nuôi môi trường dịch thể bình tam giác 250 ml, bình chứa 150 ml mơi trường (1 ống giống gốc/bình tam giác) Mỗi chủng vi khuẩn tiến hành khảo sát hai điều kiện ni điều kiện tĩnh (yếm khí) ni máy lắc (hiếu khí) Sau thời gian lấy mẫu đo mật độ quang (OD) mẫu bước sóng hấp thụ 620 nm máy quang phổ kế UV-VIS DR/4000U Kết biểu diễn Hình Hình Khi ni chủng vi khuẩn điều kiện tĩnh (yếm khí) mật độ tế bào tăng chậm (sự sinh trưởng tăng chậm) kéo dài thời gian Mật độ tế bào chủng C1 C4 tăng chậm liên tục sau 126 nuôi cấy Mật độ tế bào chủng C5 đạt cao sau 66 nuôi cấy sau giảm dần Trong điều kiện hiếu khí mật độ tế bào tăng nha nh Mật độ tế bào chủng C1 C5 đạt cao sau 36 ni cấy sau giảm dần Mật độ tế bào chủng C4 đạt cao sau 30 ni cấy sau giảm dần Kết nghiên cứu cho thấy, chủng thuộc chủng vi khuẩn hiếu khí tùy tiện Chủng C1 C4 sinh trưởng phát triển điều kiện hiếu khí mạnh điều kiện yếm khí Chủng C5 sinh trưởng phát triển mạnh điều kiện yếm khí Khi nhân giống chủng điều kiện hiếu khí nên kết thúc thời điểm 30 - 36 Chủng C1 1,50 Chủng C4 Chủng C5 1,35 1,20 Mật độ quang (OD) C4 Kết đo Khuẩn lạc 1,05 0,90 0,75 0,60 0,45 0,30 0,15 0,00 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 Thời gian ni cấy, Hình Động thái sinh trưởng chủng vi khuẩn điều kiện nuôi cấy tĩnh theo thời gian Chủng C1 2,00 Chủng C4 Chủng C5 1,75 1,50 Mật độ quang (OD) Chủng vi khuẩn 67 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 Thời gian nuôi cấy, Hình Động thái sinh trưởng chủng vi khuẩn điều kiện nuôi máy lắc theo thời gian 3.2 Nghiên cứu xử lý hiếu khí nước thải với bùn hoạt tính 3.2.1 Thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn Kết khảo sát thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn trình bày Bảng Bảng Thành phần tính chất nước thải sản xuất cồn Thơng số Đơn vị Giá trị pH Nhiệt độ Chất rắn lơ lửng (SS) COD C mg/l mg/l 4,51 - 6,29 25,1 - 30,5 198 - 355 2840 - 4123 Quy chuẩn thải (*) 5,5 - 40 100 150 BOD (20oC) Tổng nitơ mg/l mg/l 985 - 2584 45 50 40 Tổng phốt mg/l 7,1 Ghi chú: (*) Cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT, Quy định thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Đặng Quang Hải 68 Qua Bảng thấy, hàm lượng chất ô nhiễm nước thải sản xuất cồn cao, vượt quy chuẩn cho phép nhiều lần Hàm lượng chấ t rắn lơ lửng cao quy chuẩn từ 1,98 đến 3,55 lần, COD cao quy chuẩn từ 18,93 đến 27,49 lần, BOD5 cao quy chuẩn từ 19,70 đến 51,68 lần Hàm lượng tổng nitơ, tổng phốt nước thải cao quy chuẩn cho phép Do đó, nước thải sản xuất cồn phải xử lý làm cho đảm bảo đạt quy chuẩn cho phép trước thải môi trường Nước thải sản xuất cồn có hàm lượng chất hữu dễ phân hủy sinh học cao nên phù hợp với xử lý phương pháp sinh học 3.2.2 Nghiên cứu tạo thành bùn hoạt tính từ nước thải sản xuất cồn Các chủng vi khuẩn khiết sử dụng thực nghiệm C1, C4 C5 Chuẩn bị dịch giống tiến hành sau: giống từ ống nghiệm thạch nghiêng cấy vào môi trường cao thịt - pepton bình tam giác 250 ml (150 ml mơi trường/1 bình), ni máy lắc ngang thời gian 36 nhiệt độ phòng Dịch giống thu từ ba chủng sau bổ sung đồng thời vào mẫu thí nghiệm tạo bùn hoạt tính, tạo thành hệ vi sinh vật có đầy đủ hoạt tính cần thiết để ứng dụng vào xử lý nước thải Thí nghiệm trình tạo bùn hoạt tính tiến hành mẫu song song thùng có sục khí Mơi trường nước thải sản xuất cồn, thể tích mẫu thí nghiệm lít với tỷ lệ dịch giống bổ sung 15% so với tổng lượng nước thải dịch giống Sục khí liên tục với lưu lượng 5040 ml/phút Lấy mẫu xác định lượng bùn tạo thành sau 24 Kết thể Hình 135 120 khối bùn tăng lên nhanh Đến ngày thứ nguồn chất mơi trường ni cấy bắt đầu giảm, q trình sinh trưởng phát triển chậm lại, nên sinh khối tăng chậm sang ngày thứ 4, thứ mà lượng chất môi trường giảm cách rõ rệt, chất tạo trình trao đổi chất tích luỹ mơi trường nhiều Giai đoạn chủng vi khuẩn trạng thái cân động, tổng số tế bào sinh gần tổng số tế bào chết Do đó, lượng sinh khối bùn không tăng Do vậy, nhân giống tạo sinh khối bùn để đưa vào hệ thống xử lý nước thải nên kết thúc giai đoạn cuối ngày thứ (khoảng 48 giờ), kết thúc thời điểm tế bào có khả hoạt động mạnh, đưa vào hệ thống xử lý phân hủy nhanh hợp chất hữu nước thải, nâng cao hiệu xử lý 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng lượng bùn hoạt tính bổ sung đến hiệu suất xử lý hiếu khí nước thải sản xuất cồn Hiệu suất xử lý nước thải sản xuất cồn đánh giá thơng qua giá trị nhu cầu oxy hóa học (COD), giá trị COD phản ánh đầy đủ tổng lượng chất hữu nước thải bị oxy hóa, bao gồm chất hữu bị oxy hoá vi sinh vật, khơng thể bị oxy hố vi sinh vật phần chất hữu tiêu hao để tạo nên tế bào vi sinh vật Do đó, giá trị thông số thường sử dụng để xác định hiệu suất xử lý nước thải giàu hợp chất hữu Thí nghiệm thực điều kiện hàm lượng chất hữu ban đầu theo COD khoảng 2840 4123 mg/l, thời gian sục khí 30 giờ, lưu lượng sục khí 4320 ml/phút lượng bùn hoạt tính bổ sung thí nghiệm 20%, 25%, 30%, 35%, 40% so với tổng lượng nước thải lượng bùn hoạt tính bể xử lý Mỗi thí nghiệm lặp lại lần Hiệu suất xử lý COD nước thải thể Hình 100 90 90 75 80 Hiệu suất xử lý COD, % Hàm lượng bùn, g/l 105 60 45 30 15 0 Thời gian, ngày 70 82,45 84,46 84,44 84,47 76,69 63,72 60 50 40 30 20 10 Hình Lượng bùn hoạt tính tạo thành theo thời gian 0A C D E 35 25 30 Lượng bùn hoạt tính bổ sung, % B 20 F 40 Kết nghiên cứu cho thấy, khoảng ngày lượng sinh khối bùn tăng lên nhanh, đến ngày thứ lượng sinh khối bùn bắt đầu tăng chậm ngày thứ 4, thứ lượng bùn khơng tăng Hình Hiệu suất xử lý COD nước thải ứng với lượng bùn hoạt tính bổ sung khác Chiều hướng ngày cho giống vi khuẩn vào, lúc môi trường giàu hàm lượng chất hữu cơ, nên chủng vi khuẩn sử dụng nguồn chất để sinh trưởng phát triển, trao đổi chất tế bào vi khuẩn môi trường diễn mạnh Tế bào vừa sinh sản, vừa tăng sinh khối nên làm cho sinh Kết nghiên cứu cho thấy, thay đổi lượng bùn hoạt tính bổ sung vào nước thải xử lý điều kiện lượng bùn hoạt tính bổ sung 20% cho hiệu suất xử lý COD thấp nhất, đạt 76,69%, với lượng bùn hoạt tính 30%, 35% 40% cho hiệu suất xử lý COD cao, đạt tương ứng 84,46%, 84,44% 84,47% Trường hợp không bổ sung bùn hoạt ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 18, NO 5.1, 2020 69 tính, hiệu suất xử lý đạt 63,72% Do vậy, nên chọn lượng bùn hoạt tính bổ sung 30% thích hợp Bởi vì, lượng bùn bổ sung nhiều ảnh hưởng đến việc thiết kế chế tạo bể xử lý, làm tăng dung tích bể, tăng vốn đầu tư, hiệu suất xử lý COD tăng không đáng kể Xử lý hiếu khí nước thải sản xuất cồn có bổ sung bùn hoạt tính chủng vi khuẩn chọn cho hiệu suất xử lý COD cao so với xử lý không bổ sung bùn Kết luận [1] Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội, 2003 [2] Nguyễn Lân Dũng (chủ biên), Phạm Thị Trân Châu, Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật tập 1, tập 2, tập 3, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1978 [3] Jain N., Nanjundaswamy C., Minocha A.K., Verma C.L., “Isolation, screening and identification of bacterial strains for degradation of predigested distillery wastewater”, Indian Journal of Experimental Biology, 39(5), 2001, 490-492 [4] APHA, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21st Edition, American Public Health Association, American Water Works Association, and Water Environment Federation, Washington DC, USA, 2005 [5] Balku S., “Comparison between alternating aerobic - anoxic and conventional activated sludge systems”, Water Research, 41(10), 2007, 2220-2228 [6] Chachuat B., Roche N., Latifi M.A., “Optimal aeration control of industrial alternating activated sludge plants”, Biochemical Engineering Journal, 23(3), 2005, 277-289 Nghiên cứu phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn nước thải sản xuất cồn có hoạt tính enzyme amylase, cellulase protease cao để ứng dụng vào xử lý nước thải sản xuất cồn Đây chủng vi khuẩn hiếu khí tùy tiện, điều kiện yếm khí chúng sinh trưởng phát triển chậm, kéo dài thời gian Nhưng điều kiện hiếu khí chúng sinh trưởng phát triển nhanh, có mật độ tế bào đạt cao sau 30 - 36 nuôi cấy Kết nghiên cứu rằng, q trình tạo bùn hoạt tính từ chủng vi khuẩn tuyển chọn để xử lý hiếu khí nước thải sản xuất cồn thực với thời gian nhân giống bình tam giác 250 ml phịng thí nghiệm khoảng 36 giờ, nhân giống bể lớn để tạo đủ lượng bùn hoạt tính đưa vào xử lý khoảng 48 cho cấp nhân giống TAI LIỆU THAM KHẢO (BBT nhận bài: 07/8/2019, hoàn tất thủ tục phản biện: 10/5/2020) ... xử lý, mg/l; CODs : Nồng độ COD sau xử lý, mg/l Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Phân lập tuyển chọn vi sinh vật có lợi nước thải 3.1.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật nước thải sản xuất cồn. .. 277-289 Nghiên cứu phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn nước thải sản xuất cồn có hoạt tính enzyme amylase, cellulase protease cao để ứng dụng vào xử lý nước thải sản xuất cồn Đây chủng vi khuẩn hiếu... vốn đầu tư, hiệu suất xử lý COD tăng khơng đáng kể Xử lý hiếu khí nước thải sản xuất cồn có bổ sung bùn hoạt tính chủng vi khuẩn chọn cho hiệu suất xử lý COD cao so với xử lý không bổ sung bùn