Đánh giá khả năng phân huỷ của nấm phanerocchaete chrysosporium đối với một số chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học trong nước rỉ rác

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO NGHIỆM THU (ðã chỉnh sửa theo góp ý Hội ñồng nghiệm thu ngày 05/11/2010) ðỀ TÀI ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CỦA NẤM PHANEROCHAETE CHRYSOSPORIUM ðỐI VỚI MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY SINH HỌC TRONG NƯỚC RỈ RÁC CHỦ NHIỆM: TS HUỲNH NGỌC PHƯƠNG MAI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 12/ 2010 MỤC LỤC Trang Tóm tắt đề tài Mục lục Danh sách chữ viết tắt Danh sách bảng Danh sách hình CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ðỀ TÀI .1 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 GIỚI HẠN CỦA ðỀ TÀI 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ðỀ TÀI TỔNG QUAN VỀ NẤM PHANEROCHAETE CHƯƠNG CHRYSOSPORIUM VÀ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CÁC CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY SINH HỌC 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NẤM PHANEROCHAETE CHRYSOSPORIUM 1.1 Phân loại .4 1.2 ðặc ñiểm sinh lý 2.1.3 Các enzym phân giải lignin 2.1.3.1 Lignin Peroxidase (LiP) 2.1.3.2 Mangan Peroxidase (MnP) 2.1.3.3 Laccase 11 2.2 ỨNG DỤNG NẤM MỤC TRẮNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 11 2.3 NƯỚC RỈ RÁC CŨ VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG NẤM PHANEROCHAETE CHRYSOSPORIUM TRONG XỬ LÝ THÀNH PHẦN LIGNIN .13 2.3.1 Thành phần tính chất NRR cũ 13 2.3.2 Công nghệ xử lý NRR vấn đề liên quan 17 CHƯƠNG MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.1 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN HỦY LIGNIN CỦA NẤM TRONG MÔI TRƯỜNG NHÂN TẠO .25 3.1.1 Lựa chọn chủng nấm 27 3.1.2 Nhân giống môi trường Rapper 28 1.3 Lựa chọn giá bám 28 3.1.4 Khảo sát pH .32 3.1.5 Khảo sát nitơ 32 3.1.6 Khảo sát tỷ lệ giống 32 3.2 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN HỦY LIGNIN CỦA NẤM TRONG NƯỚC RỈ RÁC 34 3.2.1 Thí nghiệm tiền xử lý nitơ nước rỉ rác (Giai ñoạn chuẩn bị nước rỉ rác) 35 3.2.1.1 Air stripping 35 3.2.1.2 Bùn hoạt tính hiếu khí 36 3.2.2 Thí nghiệm sử dụng nấm phân hủy lignin nước rỉ rác cũ sau tiền xử lý nitơ (Giai ñoạn xử lý với nấm) 38 3.2.2.1 Mơ hình hiếu khí 39 3.2.2.2 Mơ hình Trickling filter 40 3.2.3 Thí nghiệm xác định khả phân hủy sinh học 43 3.2.3.1 Khả phân hủy sinh học kỵ khí .43 3.2.3.2 Xác định khả phân hủy sinh học hiếu khí 45 3.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG NƯỚC .45 3.3.1 Các tiêu phân tích chất lượng nước……………………………….45 3.3.2 Thiết bị .46 3.3.3 Hóa chất 46 CHƯƠNG KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN HỦY LIGNIN TRONG MÔI TRƯỜNG NHÂN TẠO 48 4.1 LỰA CHỌN CHỦNG NẤM CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY LIGNIN TỐT 48 4.1.1 Lựa chọn chủng nấm 48 4.1.2 Lựa chọn pH thích hợp mơi trường thạch lignin 49 4.2 KHẢO SÁT SỰ TĂNG TRƯỞNG CỦA NẤM TRÊN MÔI TRƯỜNG THU NHẬN SINH KHỐI RAPPER 50 4.3 LỰA CHỌN GIÁ BÁM .53 4.3.1 Môi trường dịch Lignin 53 4.3.2 Môi trường Kirk lỏng có bổ sung lignin…………………………… 56 4.4 KHẢO SÁT CÁC ðIỀU KIỆN THÍCH HỢP CHO NẤM CĨ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY LIGNIN TỐT NHẤT (SỬ DỤNG MÔI TRƯỜNG KIRK) 58 4.4.1Khảo sát pH 58 4.4.2 Khảo sát hàm lượng nitơ 60 4.4.2.1 Thí nghiệm 61 4.4.2.2 Thí nghiệm 65 4.4.3 Khảo sát tỷ lệ giống 67 4.4.3.1 Thí nghiệm 68 4.4.3.2 Thí nghiệm 69 CHƯƠNG KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN HỦY LIGNIN CỦA NẤM TRONG NƯỚC RỈ RÁC CŨ 72 5.1 KẾT QUẢ TIỀN XỬ LÝ NITƠ TRONG NƯỚC RỈ RÁC CŨ (GIAI ðOẠN CHUẨN BỊ NƯỚC RỈ RÁC) .73 5.1.1 Bùn hoạt tính hiếu khí 76 5.1.2 Air stripping .77 5.2 KẾT QUẢ SỬ DỤNG NẤM PHÂN HỦY LIGNIN ðỐI VỚI NƯỚC RỈ RÁC CŨ SAU TIỀN XỬ LÝ NITƠ (GIAI ðOẠN XỬ LÝ VỚI NẤM) 79 5.2.1 Mơ hình hiếu khí 81 5.2.2 Mơ hình Trickling filter 84 5.3 KẾT QUẢ XÁC ðỊNH KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC TRƯỚC VÀ SAU XỬ LÝ VỚI NẤM 87 5.3.1 Khả phân hủy sinh học nước rỉ rác trước xử lý với nấm .87 5.3.1.1 Khả phân hủy sinh học kỵ khí .87 5.3.1.2 Khả phân hủy sinh học hiếu khí 91 5.3.2 Khả phân hủy sinh học nước rỉ rác sau xử lý với nấm 93 5.3.2.1 Khả phân hủy sinh học kỵ khí………………………….93 5.3.2.2 Khả phân hủy sinh học hiếu khí 95 5.4 ðỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ .99 5.5 DỰ TRÙ KINH PHÍ 102 CHƯƠNG KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 104 6.1 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN HỦY LIGNIN TRONG MÔI TRƯỜNG NHÂN TẠO KIRK 104 6.1.1 Kế thừa sử dụng chủng nấm có khả phân hủy lignin tốt 104 6.1.2 Khảo sát tăng trưởng sinh khối nấm môi trường thu nhận sinh khối Rapper 104 6.1.3 Lựa chọn giá bám 104 6.1.4 Khảo sát điều kiện thích hợp cho nấm phân hủy lignin tốt môi trường Kirk 104 6.2 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN HỦY LIGNIN TRONG NƯỚC RỈ RÁC CŨ 105 6.3 KIẾN NGHỊ 106 PHỤ LỤC − PHỤ LỤC 1: HÌNH ẢNH − PHỤ LỤC 2: THÀNH PHẦN VÀ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NRR TRÊN THẾ GIỚI − PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BÙN HOẠT TÍNH − PHỤ LỤC 4: SỐ LIỆU PHÂN TÍCH − PHỤ LỤC 5: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH − PHỤ LỤC 6: QUY CHUẨN VIỆT NAM − PHỤ LỤC 7: TÍNH TỐN GIÁ THÀNH XỬ LÝ 1m3 NRR TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT THUẬT NGỮ TIẾNG VIỆT BCL Bãi chôn lấp BOD Biological Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh học COD Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học DO Dissolved Oxygen – Oxy hịa tan F/M Food – microorganism – Tỷ lệ thức ăn/vi sinh vật HTXL Hệ thống xử lý KNPHSH Khả phân hủy sinh học NRR Nước rỉ rác QCVN Quy chuẩn Việt Nam TSS Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng TCVN Tiêu Chuẩn Việt Nam TDS Total Dissolved Solid – Tổng chất rắn hòa tan TKN Total Kjeldahl Nitrogen – Tổng nitơ chưng cất Kjeldahl TS Total Solid – Tổng chất rắn UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket VFA Volatile Fatty Acid – Acid béo bay VS Volatile Solid – Chất rắn bay VSS Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay XL Xử lý DANH SÁCH BẢNG SỐ TÊN BẢNG SỐ LIỆU TRANG 2.1 Tóm tắt enzyme Chrysosporium liên quan đến phân giải lignin phản ứng chúng 2.2 Thành phần nước rỉ rác số bãi chơn lấp thành phố Hồ Chí Minh 14 3.1 Thành phần mơi trường thí nghiệm khảo sát điều kiện thích hợp để nấm phân hủy lignin tốt 33 3.2 Phương pháp phân tích chất lượng nước 46 4.1 Vòng lan tơ hai chủng nấm mơi trường thạch lignin (Số liệu trung bình lần cấy) 48 4.2 Vòng lan tơ nấm pH khác môi trường thạch lignin (Số liệu trung bình lần cấy) 49 4.3 4.4 Thành phần mơi trường thí nghiệm lựa chọn giá bám mơi trường dịch lignin Giá trị đầu vào ba mơ hình khảo sát lựa chọn giá bám (môi trường dịch lignin) 53 54 4.5 Thành phần môi trường thí nghiệm lựa chọn giá bám mơi trường dịch lignin 56 4.6 Thành phần môi trường thí nghiệm khảo sát pH 58 4.7 Thành phần mơi trường thí nghiệm khảo sát nitơ (TN1) 60 4.8 Thành phần mơi trường thí nghiệm khảo sát nitơ (TN2) 65 4.9 Thành phần mơi trường thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống Thành phần nước rỉ rác Phước Hiệp sử dụng mơ hình thí nghiệm Tóm tắt kết thí nghiệm khả phân hủy sinh học kỵ khí 67 5.1 5.3 5.4 NRR trước xử lý với nấm Kết thí nghiệm khả phân hủy sinh học hiếu khí NRR trước xử lý với nấm 72 88 91 DANH SÁCH HÌNH SỐ TÊN HÌNH TRANG 2.1 Nấm mục trắng Phanerochaete Chryosporium kính hiển vi môi trường xơ dừa 2.2 Sơ đồ phản ứng dẫn đến phân hủy sinh học lignin 2.3 Chu trình xúc tác enzym LiP 2.4 Chu trình xúc tác enzym MnP 10 2.5 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ trạm xử lý nước rỉ rác BCL Gò Cát (CENTEMA, 2002) 17 2.6 Công nghệ xử lý nước rỉ rác bãi Gị Cát (Loan, 2007) 18 2.7 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý NRR BCL Phước Hiệp (Loan, 2007) 20 2.8 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ xử lý NRR BCL Phước Hiệp sau bổ sung thêm cơng trình xử lý hóa lý (Loan, 2007) 21 2.9 Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác công ty Quốc Việt (Loan 2007) 22 2.10 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ xử lý NRR cơng ty SEEN Sơ đồ nghiên cứu xử lý lignin môi trường nhân tạo 23 3.2 3.3 Nấm sau ngày nuôi cấy môi trường Rapper 28 Giá bám polyester 29 3.4 Giá bám RPF 29 3.5 Mơ hình khảo sát giá bám ngày 29 3.6 Mơ hình thủy tinh dùng thí nghiệm Mơ hình khảo sát khả phân hủy lignin nấm môi trường nhân tạo 30 3.1 3.7 25 30 3.8 Sơ ñồ nghiên cứu xử lý lignin nước rỉ rác 34 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 Mơ hình xử lý với nấm – Các mơ hình hiếu khí Mơ hình xử lý với nấm – Mơ hình Trickling filter ðầu vịi phun Mặt ngồi giá bám mơ hình Trickling filter Mặt giá bám mơ hình Trickling filter Mặt ngồi giá bám mơ hình Trickling filter sau ngày nuôi cấy Mặt giá bám mơ hình Trickling filter sau ngày ni cấy Mơ hình xử lý với nấm - Mơ hình Trickling filter Mơ hình nghiên cứu khả phân hủy sinh học kỵ khí 39 41 41 41 41 41 41 42 45 SỐ 3.18 4.1 TRANG TÊN HÌNH ðo khí cho mơ hình xác định khả phân hủy sinh học kỵ 45 khí Nấm sau ngày ni cấy thạch liginin 48 4.2 Vòng lan tơ hai chủng nấm sau ngày nuôi cấy thạch lignin 49 4.3 Vòng lan tơ nấm tai pH khác môi trường thạch lignin 50 4.4 Chủng PC.36201 MT lignin, pH = 4,50 50 4.5 Sự thay đổi SS, lignin, COD mơi trường Rapper 51 4.6 Sự thay đổi pH, TDS mơi trường Rapper 51 4.7 Sự thay đổi nitơ mơi trường Rapper 51 4.8 Sự thay ñổi phospho, ñộ kiềm mơi trường Rapper 51 4.9 Sự biến đổi pH thí nghiệm khảo sát giá bám (MT lignin) 54 4.10 Sự biến đổi COD thí nghiệm khảo sát giá bám (MT lignin) 54 4.11 Sự biến ñổi Lignin thí nghiệm khảo sát giá bám (MT lignin) 55 4.12 Sự biến đổi pH thí nghiệm khảo sát giá bám (MT Kirk) 56 4.13 Sự biến ñổi COD thí nghiệm khảo sát giá bám (MT Kirk) 57 4.14 Sự biến đổi lignin thí nghiệm khảo sát giá bám (MT Kirk) 57 4.15 Sự biến ñổi pH thí nghiệm khảo sát pH 59 4.16 Sự biến đổi COD thí nghiệm khảo sát pH 59 4.17 Sự biến đổi lignin thí nghiệm khảo sát pH 59 4.18 Sự biến đổi pH thí nghiệm khảo sát Nitơ – Gð1(TN1) 61 4.19 Sự biến ñổi COD thí nghiệm khảo sát Nitơ - Gð1 (TN1) 61 4.20 Sự biến đổi lignin thí nghiệm khảo sát nitơ – Gð1 (TN1) 61 4.21 Sự biến ñổi pH thí nghiệm khảo sát nitơ – Gð2 (TN1) 63 4.22 Sự biến đổi COD thí nghiệm khảo sát nitơ – Gð2 (TN1) 64 4.23 Sự biến ñổi lignin thí nghiệm khảo sát nitơ – Gð2 (TN1) 64 4.24 Sự biến đổi pH, phenol thí nghiệm khảo sát nitơ (TN2) 66 4.25 Sự thay đổi COD thí nghiệm khảo sát nitơ (TN2) 66 4.26 Sự thay ñổi lignin thí nghiệm khảo sát nitơ (TN2) 66 4.27 Sự thay đổi pH thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống (TN1) 68 4.28 Sự thay ñổi COD thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống (TN1) 68 4.29 Sự thay đổi lignin thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống (TN1) 68 4.30 Sự thay ñổi pH thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống (TN2) 69 SỐ 4.31 TÊN HÌNH Sự thay đổi COD thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống (TN2) TRANG 4.32 Sự thay ñổi lignin thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống (TN2) 69 5.1 Sự thay đổi tiêu hóa lý giai ñoạn tiền xử lý nitơ Sự thay ñổi TDS ñộ kiềm giai ñoạn tiền xử lý nitơ –Air stripping Kết COD lignin tiền xử lý nitơ –Bùn hoạt tính hiếu khí Air stripping 75 5.4 (a) MH1,2,3,4–Trước xử lý với nấm 80 5.4 (b) MH1,2,3,4 – Sau xử lý với nấm 80 Sự thay ñổi pH, COD lignin giai ñoạn xử lý với nấm 81 5.6 (a) Nấm trước cho vào mơ hình hiếu khí 82 5.6 (b) Nấm sau chạy mơ hình hiếu khí 84 Sự thay đổi COD lignin mơ hình Trickling filter giai ñoạn xử lý với nấm 85 5.2 5.3 5.5 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 Sự thay ñổi pH, COD, lignin theo thời gian thí nghiệm khả phân hủy sinh học kỵ khí nước rỉ rác trước xử lý với nấm Sự thay ñổi pH, COD lignin theo thời gian thí nghiệm khả phân hủy sinh học hiếu khí nước rỉ rác trước xử lý với nấm Sự thay ñổi pH, COD lignin thí nghiệm khả phân hủy sinh học kỵ khí nước rỉ rác sau xử lý với nấm Sự thay ñổi pH, COD lignin thí nghiệm khả phân hủy sinh học hiếu khí nước rỉ rác sau xử lý với nấm Tổng hợp thay ñổi COD lignin nước rỉ rác thí nghiệm xử lý với nấm 69 77 79 90 92 94 96 98 TÓM TẮT Nước rỉ rác cũ thường chứa nhiều hợp chất hữu khó phân hủy sinh học lignin, humic, fulvic acid ñể xử lý loại chất hữu thường phải dùng biện pháp xử lý hóa lý oxy hóa, kết tủa, keo tụ, hấp phụ than hoạt tính, lọc màng Do đó, việc phát chủng nấm Phanerochaete chrysosporium có khả phân hủy tốt lignin nói riêng hợp chất hữu mạch vịng nói chung đề xuất mở hướng xử lý sinh học thân thiện với mơi trường, nhằm góp phần giải vấn ñề Việc nghiên cứu khả phân hủy lignin thực mơi trường cải biên Kirk để tìm giá bám thích hợp RPF tỷ lệ giống tìm ảnh hưởng nồng độ thành phần khác mơi trường pH, nitơ Kết tốt ghi nhận ñược môi trường sau 10 ngày xử lý với nấm, hiệu xử lý lignin ñạt 80%, tương ứng lignin giảm từ 300 mg/l 60 mg/l Dựa sở nghiên cứu này, tiếp tục thử nghiệm nước rỉ rác cũ bãi chôn lấp Phước Hiệp ðể ñánh giá hiệu việc xử lý nấm với nước rĩ rác cũ, nước rỉ rác cũ ñược ñánh giá khả phân hủy sinh học kỵ khí hiếu khí trước sau xử lý với nấm hiệu xử lý COD lignin giai ñoạn xử lý với nấm Kết phân tích cho thấy, việc sử dụng nấm để phân hủy chất hữu khó phân hủy sinh học NRR cũ làm tăng hiệu khử COD lignin Nếu so với khả phân hủy sinh học hiếu khí kỵ khí NRR ban đầu với hiệu khử COD tương ứng 10% 35%, lignin 10% 13% trình sử dụng nấm cho hiệu khử COD lên ñến 46% tương ứng COD giảm từ 1.320 mgO2/l cịn 709 mgO2/l đặc biệt hiệu khử lignin ñạt 53% tương ứng lignin giảm từ 178 mg/l cịn 83 mg/l Bên cạnh đó, kết cho thấy giai ñoạn sử dụng nấm ñể xử lý NRR giai ñoạn xử lý sinh học gần triệt ñể chất hữu lignin Chỉ tiêu ) Ngày MH1 MH2 MH3 MH4 MH5 Lignin (mg/l) MHðC MH1 MH2 MH3 MH4 MH5 869 934 829 926 119 180 87 181 122 196 174 805 906 803 843 115 701 948 748 749 110 693 757 717 757 106 175 70 179 114 185 168 709 771 695 781 108 626 748 610 762 104 636 719 651 740 625 724 620 750 10 619 707 611 715 17 751 873 653 734 987 995 954 1020 162 69 154 120 172 156 164 61 168 121 178 174 5,94 6,09 8,48 5,83 8,99 6,04 1082 774 1165 1037 1141 984 11 5,97 5,63 7,37 5,64 8,92 6,1 1102 841 1119 1035 1147 1015 165 73 167 105 182 148 168 72 158 125 188 154 5.3.2.2 Khả phân hủy sinh học hiếu khí Chỉ tiêu pH COD (mgO2/l) Lignin (mg/l) Ngày MHðC MH1 MH2 MH3 MH4 MH5 MHðC MH1 MH2 MH3 MH4 MH5 MHðC MH1 MH2 MH3 MH4 MH5 7,08 6,84 7,96 6,89 8,3 7,14 1192 1043 1075 1148 1148 1168 175 93 173 120 165 168 7,12 6,69 8,43 6,74 8,92 6,49 1120 979 1133 1133 1185 1184 6,98 7,04 8,47 6,66 6,57 1159 833 1096 1135 1096 1174 168 86 180 109 170 157 6,33 7,02 8,56 6,48 9,06 6,24 1085 836 1191 1040 1143 1070 6,14 5,64 7,74 4,86 8,34 5,84 1054 749 1143 972 1207 1067 6,98 7,84 7,88 7,04 8,41 7,04 1067 749 1169 900 1095 1032 172 78 178 100 168 153 6,04 6,49 8,41 6,07 8,94 6,28 1109 757 1189 985 1105 1054 PHỤ LỤC SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM HOẠT TÍNH BÙN Lần cấy Ngày Lần cấy 1 SMA1 3351 3254 3347 3301 COD (mgO2/l) SMA2 3326 3238 3265 3143 SMA3 3347 3254 3314 3244 xxvi SMA1 7,13 7,18 6,62 6,94 pH SMA2 7,05 7,15 6,78 6,89 SMA3 7,13 7,08 6,80 6,92 Lần cấy Lần cấy Ngày 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 COD (mgO2/l) SMA1 SMA2 SMA3 3238 3107 3189 SMA1 7,06 pH SMA2 6,95 SMA3 6,94 3158 3081 2903 2974 2699 2626 3098 3000 2951 2925 2747 2706 3114 3049 2968 2990 2844 2787 7,13 7,11 7,17 7,15 7,03 6,98 7,03 6,86 7,04 7,08 6,92 6,84 7,00 7,09 7,35 7,41 7,08 6,96 2594 2546 2398 2371 2326 2295 2685 2594 2510 2432 2341 2283 2705 2643 2596 2484 2367 2304 6,97 6,98 6,99 7,00 6,99 6,95 6,89 6,93 6,95 6,96 6,97 6,94 6,98 6,97 6,99 7,00 7,00 6,93 2083 2092 2058 6,93 6,91 6,84 1969 2025 1914 6,98 6,91 6,93 1765 1825 1659 7,01 7,05 6,99 1550 1487 1524 6,97 6,90 6,92 1350 1059 850 782 1340 1128 841 684 1405 1064 789 647 7,15 7,12 7,08 7,03 7,14 7,09 7,12 7,05 7,12 7,15 7,05 7,05 521 325 286 257 2642 2661 2528 2425 598 314 245 269 2738 2678 2560 2409 563 358 267 294 2899 2725 2720 2605 7,10 7,08 7,25 7,26 7,67 7,49 7,77 7,42 7,01 7,03 7,18 7,25 7,82 7,56 7,82 7,5 7,05 7,10 7,39 7,19 7,63 7,58 7,82 7,48 xxvii Lần cấy Lần cấy Ngày 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 10 11 12 13 14 15 16 17 COD (mgO2/l) SMA1 SMA2 SMA3 2483 2485 2402 2388 2404 2451 SMA1 7,56 7,45 pH SMA2 7,41 7,48 SMA3 7,43 7,34 2360 2184 1901 1663 1524 1245 2313 2133 1917 1504 1389 1260 2265 2068 1996 1679 1495 1254 7,38 7,38 7,38 7,27 7,33 7,28 7,41 7,34 7,2 7,25 7,31 7,34 7,35 7,5 7,31 7,26 7,35 7,31 1117 1024 987 705 610 349 1165 1036 958 724 582 388 1157 997 857 725 621 376 7,23 7,54 7,48 7,84 7,68 7,98 7,5 7,48 7,56 7,79 7,79 8,01 7,15 7,42 7,69 7,82 7,59 7,9 239 172 148 139 112 96 2738 2883 2656 2448 2314 2387 2081 2100 1790 1378 1208 1150 850 654 432 389 276 254 152 144 135 118 102 3028 2693 2736 2714 2618 2598 2215 2004 1758 1457 1120 1036 803 548 389 248 268 206 164 177 167 155 112 3060 3026 2752 2684 2509 2351 1869 1577 1256 887 708 640 440 289 148 108 102 7,89 7,79 7,95 7,98 8,01 8,00 7,46 7,51 7,69 7,65 7,67 7,49 7,51 7,38 7,43 7,31 7,27 7,45 7,53 7,62 7,68 7,97 7,61 7,91 7,65 7,78 7,81 8,04 8,11 7,29 7,38 7,58 7,62 7,82 7,56 7,49 7,2 7,33 7,42 7,25 7,51 7,28 7,47 7,59 7,73 7,72 7,9 7,68 8,06 8,14 8,15 7,95 7,56 7,42 7,6 7,64 7,63 7,58 7,56 7,31 7,58 7,33 7,26 7,55 7,79 7,63 7,97 8,05 7,64 xxviii Lần cấy Ngày 18 19 20 21 22 23 24 SMA1 238 209 190 255 247 165 140 COD (mgO2/l) SMA2 210 118 75 102 92 82 80 SMA3 87 80 81 132 122 116 102 xxix SMA1 7,75 7,81 7,67 8,01 7,80 8,33 8,17 pH SMA2 7,69 7,77 7,89 8,20 7,64 8,32 7,93 SMA3 7,68 7,69 7,77 7,92 7,83 8,40 8,14 PHỤ LỤC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Nhu cầu oxy hóa học Nhu cầu oxy hóa học xác định phương pháp oxy hóa sử dụng lượng K2Cr2O7 môi trường acid mạnh H2SO4 với xúc tác Ag2SO4 diện HgSO4 ñể loại ảnh hưởng Cl- Mẫu ñược ñun nhiệt ñộ 150oC Phương trình tổng quát sau: CnHaOb + c CrO72- + 8c H+ → n CO2 + (a + 8c) H2O + 2c Cr3+ (3.1) Với c = 2/3n + a/6 – b/3 Lượng K2Cr2O7 biết trước giảm tương ứng với lượng chất hữu có mẫu Lượng K2Cr2O7 dư ñược ñịnh phân dung dịch Fe(NH4)2(SO4)3 lượng chất hữu bị oxy hóa tính lượng oxy tương đương qua Cr2O72- bị khử, lượng oxy tương đương COD Cơng thức tính tốn (VFAS -B – VFAS –m) x VK2Cr2O7 x CFAS x 8.000 COD mg O2/l = Vmẫu x VFAS –0 Trong đó: VFAS -B : thể tích FAS dùng ñể ñịnh phân mẫu trắng B (ñun nhiệt ñộ 150oC) VFAS -0 : thể tích FAS dùng ñể ñịnh phân mẫu trắng O (ñể nhiệt ñộ phòng) VFAS -m : thể tích FAS dùng để định phân mẫu thử Vmẫu: thể tích mẫu CFAS: nồng độ dung dịch chuẩn Fe(NH4)2(SO4)3 Amonia Amoniac ñược xác ñịnh phương pháp chưng cất Kendal môi trường pH 9,5 Hơi amoniac hấp phụ vào dung dịch axít boric H3BO3= với thị hỗn hợp metyl ñỏ metyl xanh, sau chuẩn độ dung dịnh axít sunfuric H2SO4 0,02N Các phương trình phản ứng sau: NH3 + H3BO3 NH4+ + H2BO3H2BO3- + H+ H3BO3 Cơng thức tính toán: N-NH3 (mg/l) = (V − Vo ) x 280 Vm xxx Với: V : thể tích H2SO4 0,02 N dùng chuẩn độ mẫu thí nghiệm (ml) Vo : thể tích H2SO4 0,02 N dùng chuẩn độ mẫu trắng (ml) Vm : thể tích mẫu thí nghiệm Nitơ hữu Nồng ñộ nitơ hữu N-Org ñược xác ñịnh phương pháp phân hủy chưng cất Kendal Mẫu nước sau chưng amoniac ñược ñem phân hủy sunfat kali K2SO4 sunfat đồng CuSO4 mơi trường axít mạnh H2SO4 Sau chưng cất tính tốn xác ñịnh amoniac Lignin Lignin tannin ñược xác ñịnh phương pháp so màu Dựa nguyên tắc nhóm aromatic hydroxyl lignin tannin có khả phản ứng với thuốc thử Folin tạo phức có màu xanh ñược ño máy quang phổ so màu spectronic 20DR+ (Mỹ) bước sóng 700 nm Số thí nghiệm Nồng ñộ dung dịch 12 16 20 chuẩn (mg/l) 0.073 0.139 0.201 0.278 0.346 ðộ hấp thu (Abs) ðường chuẩn lignin N n g ñ ộ l ig n in (m g /l) 25 y = 58.124x - 0.0458 R2 = 0.9993 20 15 10 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Abs xxxi 0.3 0.35 0.4 Phospho Orthophosphat phản ứng với ammonium molybdate SnCl2 tạo thành phức có màu xanh molybdenum đo máy quang phổ so màu spectronic 20DR+ (Mỹ) bước sóng 690 nm ðộ kiềm ðộ kiềm biểu thị khả thu nhận proton H+ nước ðộ kiềm ion tạo ra: hydroxide, carbonic bicarbonate Xác ñịnh ñộ kiềm tổng cộng cách chuẩn ñộ dung dịch acid mạnh H2SO4 0,02N với thị hỗn hợp Bromocresol lục methyl ñỏ (dung dịch từ xanh chuyển sang ñỏ pH nhỏ 4,5) VH2SO4 x 1000 ðộ kiềm tổng cộng T (mgCaCO3/l) = ml mẫu Chất rắn SS, VSS Chất rắn ñược xác ñịnh nguyên tắc cân trọng lượng Giấy lọc chứa mẫu ñược làm bay làm khô ñến trọng lượng khơng đổi tủ sấy nhiệt độ 103 ÷ 1050C ðộ tăng trọng lượng giấy khối lượng chất rắn lơ lửng SS Nếu tiếp tục nung giấy 550 ± 500C độ giảm trọng lượng giấy sau nung so với trọng lượng giấy có mẫu 103 ÷ 1050C hàm lượng chất rắn lơ lửng bay VSS (P1 - P0) x 1000 Chất rắn lơ lửng SS (mg/l) = thể tích mẫu (ml) (P1 – P2) x 1000 Chất rắn lơ lửng bay VSS(mg/l) = thể tích mẫu (ml) Trong ñó: P0: khối lượng giấy lọc P1: khối lượng giấy lọc mẫu sau sấy nhiệt ñộ 103 ÷ 1050C (mg) P2: khối lượng giấy lọc mẫu sau nung nhiệt ñộ 550 ± 500C (mg) xxxii PHỤ LỤC QUY CHUẨN VIỆT NAM QCVN 25:2009/BTNMT - QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƯỚC THẢI CỦA BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN xxxiii PHỤ LỤC TỔNG GIÁ THÀNH XỬ LÝ NRR CŨ (TÍNH ðẾN GIAI ðOẠN XL VỚI NẤM) TÍNH CHO HTXLNRR Ở BCL PHƯỚC HIỆP VỚI CÔNG SUẤT 400 m3/ngày Pilot 1: Quy trình sử dụng nấm xử lý NRR với Gð tiền xử lý nitơ phương pháp air stripping STT HẠNG MỤC THÀNH TIỀN Chi phí điện 29.863 Chi phí hóa chất 16.250 Chi phí nhân cơng 1.500 Chi phí xử lý bùn 5.000 Chi phí khấu hao phần xây dựng (5%/năm) 2.871 Chi phí khấu hao phần thiết bị (10%/năm) 3.538 Tổng (VNð) 58.022 Pilot 2: Quy trình sử dụng nấm xử lý NRR với Gð tiền xử lý nitơ phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí STT HẠNG MỤC Chi phí điện Chi phí hóa chất Chi phí nhân cơng Chi phí xử lý bùn Chi phí khấu hao phần xây dựng (5%/năm) Chi phí khấu hao phần thiết bị (10%/năm) Tổng (VNð) xxxiv THÀNH TIỀN 37.078 11.750 1.500 12.500 3.429 4.042 70.078 Pilot 1: Quy trình sử dụng nấm xử lý NRR với Gð tiền xử lý nitơ phương pháp air stripping I CHI PHÍ ðẦU TƯ Chi Phí Xây Dựng STT HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH SỐ LƯỢNG Hố thu V= 10 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Bể điều hịa V= 100 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Air stripping V= 450 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Bể nấm V= 450 m3 15 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Bể lắng V= 60 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Bể hiệu chỉnh pH V= 2,5 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Cộng A (VNð) ðƠN VỊ ðƠN GIÁ THÀNH TIỀN Bể 56.925.000 56.925.000 Bể 181.500.000 181.500.000 Bể 1.056.000.000 1.056.000.000 Bể 462.413.000 6.936.195.000 Bể 135.713.000 135.713.000 Bể 18.150.000 18.150.000 8.384.483.000 Chi Phí Thiết Bị STT *** *** *** *** *** 10 TÊN THIẾT BỊ Hố thu Song chắn rác thơ Bơm nước thải chìm Bể điều hịa Bơm nước thải chìm Air stripping Máy thổi khí Ống phân phối khí Bể nấm Máy thổi khí Hệ thống phân phối khí Bể lắng Máng tràn cưa Ống lắng trung tâm Motor giảm tốc SỐ LƯỢNG ðƠN VỊ Bộ Cái 3.150.000 25.183.000 3.150.000 50.366.000 Cái 25.183.000 50.366.000 Bộ HT 63.000.000 118.125.000 378.000.000 118.125.000 30 15 Bộ HT 63.000.000 196.875.000 1.890.000.000 1.771.875.000 1 Bộ Bộ Bộ 7.875.000 25.200.000 87.413.000 7.875.000 25.200.000 87.413.000 xxxv ðƠN GIÁ THÀNHTIỀN STT 11 12 13 *** 14 15 16 17 TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG 1 ðƠN VỊ Bộ Bộ Bộ 1 Bộ Bồn HT HT Hệ thống giá ñỡ motor giảm tốc Hệ thống gạt bùn Bơm bùn dư bùn tuần hoàn Bể hiệu chỉnh pH Bơm ñịnh lượng hóa chất Bồn hóa chất Hệ thống ñiện ñiều khiển Hệ thống ñường ống công nghệ Cộng B (VNð) ðƠN GIÁ THÀNHTIỀN 1.575.000 21.263.000 22.050.000 1.575.000 21.263.000 44.100.000 18.113.000 2.363.000 283.500.000 315.000.000 36.226.000 2.363.000 283.500.000 315.000.000 5.165.147.000 II CHI PHÍ VẬN HÀNH Chi Phí ðiện Năng STT Thiết bị hoạt ñộng *** Hố thu Bơm nước thải chìm *** Bể điều hịa Bơm nước thải chìm *** Air stripping Máy thổi khí *** Bể nấm Máy thổi khí *** Bể lắng Motor giảm tốc Bơm bùn dư tuần hoàn *** Bể hiệu chỉnh pH Bơm ñịnh lượng Tổng ðơn giá Thành tiền Lưu lượng nước thải Chi phí điện cho 1m3 nước thải ñược xử lý ðV SL SL Hð Cơng suất hoạt động (kW/h) Số hoạt ñộng (h) 1 24 24 1 24 24 15 24 1.080 30 15 24 10.800 1 1,5 6 kWh/ngày ñ/kWh ñ/ngày m3/ngày 0,2 24 11.945 1.000 11.945.000 400 ñ/m3 ðiện tiêu thụ 29.863 Chi Phí Nhân Cơng STT Nhân cơng Cơng nhân kỹ thuật Kỹ sư môi trường SL Số ca hoạt ñộng Lương tháng ñ/tháng Lương năm ñ/năm 2 2.500.000 4.000.000 130.000.000 104.000.000 xxxvi Tổng Chi phí nhân cơng (đồng/m3) 18.000.000 1.500,00 234.000.000 1.500,00 Chi Phí Hóa Chất STT *** *** *** HÓA CHẤT Chuẩn bị nấm Mơi trường ni nấm Giai đoạn NRR xử lý với nấm Hóa chất chỉnh pH - HCl Vi lượng Giai đoạn trung hịa NRR sau XL với nấm Hóa chất NaOH Tổng SỐ LƯỢNG ðƠN VỊ ðƠN GIÁ (VNð) 10 lít 400 4.000 lít lít 3.000 500 9.000 3.000 0,050 kg 5.000 250 16.250 SỐ LƯỢNG ðƠN VỊ ðƠN GIÁ (VNð) kg 5.000 THÀNH TIỀN (VNð) Chi Phí Xử Lý Bùn STT *** HĨA CHẤT Giai đoạn NRR xử lý với nấm Bùn thải từ giai ñoạn xử lý với nấm Tổng THÀNH TIỀN (VNð) 5.000 5.000 TỔNG CHI PHÍ STT HẠNG MỤC THÀNH TIỀN Chi phí điện 29.863 Chi phí hóa chất 16.250 Chi phí nhân cơng 1.500 Chi phí xử lý bùn 5.000 Chi phí khấu hao phần xây dựng (5%/năm) 2.871 Chi phí khấu hao phần thiết bị (10%/năm) 3.538 Tổng (VNð) xxxvii 58.022 Pilot 2: Quy trình sử dụng nấm xử lý NRR với Gð tiền xử lý nitơ phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí I CHI PHÍ ðẦU TƯ Chi Phí Xây Dựng STT HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH SỐ LƯỢNG Hố thu V= 10 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Bể điều hịa V= 100 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Bùn hoạt tính hiếu khí V= 450 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Lắng V= 60 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Bể nấm V= 450 m3 15 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Lắng V= 60 m3 Vật liệu: BTCT, sơn chống thấm Cộng A (VNð) ðƠN VỊ ðƠN GIÁ THÀNH TIỀN Bể 56.925.000 56.925.000 Bể 181.500.000 181.500.000 Bể 462.413.000 2.312.065.000 Bể 135.713.000 135.713.000 Bể 462.413.000 6.936.195.000 Bể 135.713.000 135.713.000 9.758.111.000 Chi Phí Thiết Bị STT *** *** *** *** 10 TÊN THIẾT BỊ Hố thu Song chắn rác thơ Bơm nước thải chìm Bể điều hịa Bơm nước thải chìm Bùn hoạt tính hiếu khí Máy thổi khí Ống phân phối khí Lắng Máng tràn cưa Ống lắng trung tâm Motor giảm tốc Hệ thống giá ñỡ motor giảm tốc Hệ thống gạt bùn SỐ LƯỢNG ðƠN VỊ Bộ Cái 3.150.000 25.183.000 3.150.000 50.366.000 Cái 25.183.000 50.366.000 10 Bộ Bộ 63.000.000 118.125.000 126.000.000 118.125.000 1 1 Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ 7.875.000 25.200.000 87.413.000 1.575.000 21.263.000 7.875.000 25.200.000 87.413.000 1.575.000 21.263.000 xxxviii ðƠN GIÁ THÀNHTIỀN STT 11 *** 12 13 *** 14 15 16 17 18 19 20 21 SỐ LƯỢNG TÊN THIẾT BỊ ðƠN VỊ Bơm bùn dư bùn tuần hoàn Bể nấm 15 Máy thổi khí 15 Ống phân phối khí Lắng Máng tràn cưa Ống lắng trung tâm Motor giảm tốc Hệ thống giá ñỡ motor giảm tốc Hệ thống gạt bùn Bơm bùn dư bùn tuần hồn Hệ thống điện điều khiển Hệ thống đường ống cơng nghệ Cộng B (VNð) ðƠN GIÁ THÀNHTIỀN Bộ 22.050.000 44.100.000 Bộ HT 126.000.000 118.125.000 1.890.000.000 1.771.875.000 Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ HT HT 7.875.000 25.200.000 87.413.000 1.575.000 21.263.000 22.050.000 83.500.000 261.500.000 7.875.000 25.200.000 87.413.000 1.575.000 21.263.000 44.100.000 83.500.000 261.500.000 5.706.234.000 II CHI PHÍ VẬN HÀNH Chi Phí ðiện Năng STT Thiết bị hoạt ñộng *** Hố thu Bơm nước thải chìm *** Bể điều hịa Bơm nước thải chìm *** Bể bùn hoạt tính hiếu khí Máy thổi khí *** Bể lắng Motor giảm tốc Bơm bùn dư tuần hoàn *** Bể nấm Máy thổi khí *** Bể lắng Motor giảm tốc Bơm bùn dư tuần hoàn *** Bể hiệu chỉnh pH Bơm ñịnh lượng Tổng ðơn giá Thành tiền Lưu lượng nước thải Chi phí điện cho 1m3 nước ðV SL SL Hð Công suất hoạt ñộng (kW/h) Số hoạt ñộng (h) 1 24 24 1 24 24 10 15 24 3.600 1 15 24 360 30 15 24 10.800 1 1,5 6 kWh/ngày ñ/kWh ñ/ngày m3/ngày ñ/m3 0,2 24 14.831 1.000 14.831.000 400 37.078 xxxix ðiện tiêu thụ STT Thiết bị hoạt ñộng Công suất hoạt ñộng (kW/h) SL Hð Số hoạt ñộng (h) ðiện tiêu thụ ðV SL SL Số ca hoạt ñộng Lương tháng ñ/tháng Lương năm ñ/năm 2 2.500.000 4.000.000 18.000.000 1.500,00 130.000.000 104.000.000 234.000.000 1.500,00 thải xử lý Chi Phí Nhân Công STT Nhân công Công nhân kỹ thuật Kỹ sư mơi trường Tổng Chi phí nhân cơng (đồng/m3) Chi Phí Hóa Chất: STT *** *** *** HĨA CHẤT Chuẩn bị nấm Mơi trường ni nấm Giai đoạn NRR xử lý với nấm Hóa chất chỉnh pH - HCl Vi lượng Giai ñoạn trung hịa NRR sau XL với nấm Hóa chất NaOH Tổng SỐ LƯỢNG ðƠN VỊ ðƠN GIÁ (VNð) 10 lít 400 4.000 1,5 lít lít 3.000 500 4.500 3.000 0,050 kg 5.000 250 11.750 SỐ LƯỢNG ðƠN VỊ ðƠN GIÁ (VNð) 1,5 kg 5.000 7.500 kg 5.000 5.000 12.500 THÀNH TIỀN (VNð) Chi Phí Xử Lý Bùn STT *** *** HĨA CHẤT Giai đoạn bùn họa t tính hiếu khí Bùn thải từ Gð bùn hoạt tính iếu khí Giai đoạn NRR xử lý với nấm Bùn thải từ giai ñoạn xử lý với nấm Tổng THÀNH TIỀN (VNð) TỔNG CHI PHÍ STT HẠNG MỤC Chi phí điện Chi phí hóa chất Chi phí nhân cơng Chi phí xử lý bùn Chi phí khấu hao phần xây dựng (5%/năm) Chi phí khấu hao phần thiết bị (10%/năm) Tổng xl THÀNH TIỀN 37.078 11.750 1.500 12.500 3.342 3.908 70.078