Khóa luận tốt nghiệp Sinh học: Phân lập, tìm hiểu đặc điểm nhóm vi khuẩn hiện diện ở chế phẩm NB1 dùng xử lý rác hộ gia đình

Mục đích của để tài: Tìm hiểu khu hệ vi sinh vật có trong chế phẩm NBI dùng để xử lý rác thải sinh hoạt hộ gia đình bằng thiết bị chuyên dùng của Nhật Bản: - Khảo sát đặc điểm hình thái,

BO GIÁO DỤC VA DAO TẠO TRUONG DAI HỌC SƯ PHAM

KHOA SINH HOC

Dé tai:

PHAN LAP, TIM HIỂU ĐẶC ĐIỂM

NHÓM VI KHUẨN HIỆN DIỆN Ở CHẾ

PHẨM NBI1 DUNG XỬ LÝ RAC HỘ

MỤC LỤC

LI CAM ỚN, à 0G HH TT H0 TH 0000 1111313PHNEĐT VN —— —rioinsnnstnonsn + PHAN 2: TONG QUÁN TAU LIÊU «<6 ssŸsieeseeseusce:cec idLike thas eink hog toes eee sen 2

1.1 Tình hình rác rthải sinh hoạt tai TPHCM va moat số thành phố lớn 2

1.2 Thành phần rác thải sionh hoạt - 2 25533412252 2312222 2

2, hoạt đông sống của vi sinh vật trong rác thải sinh hoạt - 6

3 Các phương pháp xử lý rác bằng công nghệ vi sinh vật - §

3.1 BấnD ta 0D NG IE cauessenesaioiensesnadioeeseeiaeseeseeoe §

3.2 Các phương pháp xử rác bằng công nghệ vi sinh 10

ASS px pH TÊE 4: Q46 4(6400/0044010-<001 ahaa el 18

5, Một số công nghệ xử lý rác đang được áp dung trên thé gidp và trong nước

fiche /00040/xsd(A2622A0000029N120001200X100xAi0008A0iinii0astnpn 20

ST si 20

000.0 TROIS TILING seeasppernesoscene90v995402606064030020949720609030030410000/0001/129060040441/067059959974697 22

PHAN 3: VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

1, Đối tượng và vật liệu nghiên cứu - 5S, 23

UD EGE WAMb mt Bee CỔ t6: 664) 0266266 (2000002646600 000002 Gu¿o 33

(22N06:chất Về VỆ NỀN z2 ee ee ee 23

Ch; fÖxöngyfilp nghiền Cầu ss 06 ssa Sc aac an 26 2.1 Phân lập và thuần khiết giống vi sinh vật, -5-55-cssscecee 26

2.2 Xác định số lượng vi sinh vật trong mẫu chế phẩm dạng rắn 27

2.3 Phương pháp khắp sát khả năng phân giải các hợp chất cao phần tử 27

PHAN IV: KET QUA VA BIỆN LUẬN «sssssssssssssse 28

1 Khảo sát hệ vi sinh vật từ chế phẩm NB! - 255-5522 ce 28

1.1 Phân lập và thuần khiết các chủng vi sinh vật phân lập được chế phẩm

NH2 sátvx<àw¿caiscdtatssvokitbsaanver 28

1.2 Khảo sát đặc điểm hình thái các chủng vi khuẩn phân lập từ chế phẩm

BATES} Ss 222140 6xsece21)1 242240 c2146449/34ceeG4444G22400)1)3666a907)C621260164Qcet 36

1.3 Khảo sát khả năng phan giải các hợp chất cao phân tử của các chủng vi

2 Bước đầu khảo sát khả năng phân hủy rác của chế phẩm NBI 50

2.1 Vài nét về thiết bị chuyên đùng Q0 csse co 50 2.2 Phương thife thi nghié tn assis ccs 52

PHAN IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHI ccseeesseccosesescereccceosseseceeesreccerreeeeseensS9

LED CAM ON

Em xin chan thanh sảm tat ed Quy Thay lo hi thuyền dat whitny kitn thas hee tap wit (ở ich suết bon nam yeas, ‘Do La nen

tăng căng chat che on buss vào thus tá

Hoan thank Caan vấn, km xin bay tả fony (AE om sau và den

wot khow luan vin tot nghigp

Nin sâm ơn Buy Thay Co và Van Vien phony thi nyhign Sink hoa - Vi sinh, da quái da ca tao diéu kite thuan [yi trong sual

gpk trich thus hign Ld Lài may.

Hoan thank Cuan van tết ayhi¢p Em vin gửi ẨM odes om den

‘Trung Tam aghitn sứu mhjet doi Viet <Vga da yiup da em tong

sudt quá trish thus hign dé tai.

Nin gdi fai sâm om đến Cha Me,cde Ank Chi va cae Ban

da deny vide yiup da Em bhde phuc nhany he khan trong quái tronh

hos tap sửag ahu trong sudt thei gin Lam dé tai nay,

Th HAs Che Mink , Thang 4 nam 2008

SV: < Yquušn thi Thien

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

PHẨNI: DAT VAN DE

Rác thải nói chung và rác thai sinh hoạt nói riêng, từ lâu đã là mối lo ngại và

quan tâm hàng đầu của các nhà môi trường và chính phủ các nước đặc biệt là ở

các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam Hằng ngày, các thành phố lớn ở

Việt Nam thải ra khoảng 9100 m3 rác Thành phố Hồ Chí Minh lượng rác tăng

hằng năm là 20%, trong khi đó các thành phố lớn trên thế giới chỉ tăng 7%.

Dân số ngày càng tăng khoa học kỹ thuật công nghệ ngày càng phát triển,

tốc độ đô thị hoá ngày càng tăng , nhu cầu con người ngày một cao, kéo theo rác

thải sinh hoạt càng nhiều và đa dạng Rác thải sinh hoạt có loại phân hủy dễ dàng.

có loại rất khó phân hủy, Khu vực ngoại thành cũng dang đô thị hóa, tấc đất tấc

vàng, rồi đây lấy đâu ra bãi để đổ rác Với lượng rác khổng 16 ngày một tăng công

nghệ xử lý tập trung không đáp ứng kịp, rác không bãi đổ tất yếu dẫn đến ô

nhiễm: đất, nước ngầm, nước mặt, không khí

Từ thực trạng nói trên, việc thử nghiệm, nghiên cứu để tìm ra mô hình xử lý

rác thích hợp với điều kiện và thực tế của Việt Nam đang là vấn để cần được quan

tam đúng mức Trước thực tế đó, việc thực hiện để tài" Phân lập tìm hiểu đặc

điểm nhóm vi khuẩn hiện diện ở chế phẩm NB1 dùng xử lý rác hộ gia đình” làmộtviệc làm rất cần thiết.

Mục đích của để tài:

Tìm hiểu khu hệ vi sinh vật có trong chế phẩm NBI dùng để xử lý rác

thải sinh hoạt hộ gia đình bằng thiết bị chuyên dùng của Nhật Bản:

- Khảo sát đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hoá các chủng thuộc nhóm

vi khuẩn phân lập được

~ Khảo sát khả năng xử lý rác thải bằng chế phẩm NBL trong thiết bị

xứ lý rác chuyên dùng của Nhật Bản

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang |

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

PhẳnH: TONG QUAN TÀI LIEU

1 Rac Thai Sinh Hoat

1.1 Tinh hình rác thải sinh hoạt ở TPHCM và một số thành phố lớn ở Việt

- Thành phần các chất hữu cơ có thể lên men chiếm ty” lệ cao

- Độ ẩm trong rác thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào khí hậu các mùa trong năm

Ở mùa khô độ ẩm thường dao động từ 40 - 55 % Trong mùa mưa độ ẩm dao động60-80 % Do đó, mức độ gây 6 nhiểm cũng khác nhau

- Lượng rác thải ra môi trường ngày càng tăng, sự tăng nhanh lượng rác hàng

ngày ở các đô thị phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố như tốc độ tăng trưởng kinh

tế, mức tăng đân số và thói quen sinh hoạt của dân chúng Chỉ tính riêng TPHCM,

số lượng rác tăng hàng năm trung bình khoảng 20% Trong khi đó lượng rác ở các thành phố lớn trên thế giới tăng trung bình < 7%.

1.2 Thành phần rác thải sinh hoạt

Sự khác biệt giữa rác thải sinh hoạt với rác thải công nghiệp chính ở tính đồng

nhất của nó Ở rác công nghiệp, tính đồng nhất thể hiện rõ ràng hơn, bởi lẽ các phế

liệu được thải ra từ các nguyên liệu đã được xác định khi đưa vào sản xuất Còn ở

rác sinh hoạt, tính không đồng nhất biểu hiện ngay ở sự không kiểm soát được các

nguyên liệu ban đầu dùng cho sinh hoạt và thương mại Sự không đồng nhất này tạo

ra một số đặc tính rất khác biệt trong các thành phẩn của rác sinh hoạt.[7]

1.2.1 Thành phần vật lý của rác sinh hoạt

Một trong những đặc điểm thấy rõ nhất ở rác sinh hoạt của các thành phố lớn

ở Việt Nam là thành phan các chất hữu cơ có trong rác Số lượng này thường

chiếm ti lệ rất cao (bảng 1) So với thành phan hữu cơ có trong rác ở các nước

phát triển, ta thấy thành phần chất hữu cơ có thể lên men được trong rắc sinh hoạt của các thành phố lớn ở Việt Nam cao hơn rất nhiều Chính nhờ đặc điểm này,

nên việc nghiên cứu phương pháp xử lý rác thải sinh hoạt của Việt Nam bằng

SVTH: NGUYEN THI THIEN Trang 2

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

biên pháp sinh học phù hợp với thực tế Việt Nam để sản xuất phân hữu cơ là một hướng nghiền cứu đúng đắn và nền phát triển manh [7|

Số liệu ở bảng | chỉ có tính tham khảo, vì thành phẩn được ghi nhận trong

bảng có sự thay đổi theo từng tháng trong năm và theo từng năm trong suốt thời

gian dai.

Tạp chất khó phân loại

1.3.2 Thành phần hóa học của rác sinh hoạt

Ở đây chúng ta chỉ quan tâm đến thành phần hóa học của các chất thải hữu

cơ Thành phần hóa học này có ý nghĩa rất lớn trong nghiên cứu tái sinh chúng cũng như đánh giá khả nang 6 nhiễm nếu không được xử lý Các thành phẩn đó

được trình bày ở bảng 2 sau:

Bảng 2: Thành phần hoá học rác thải sinh hoạt (luận án phó tiến sĩ khoa học

1996, mã số 2 | 1.17)

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

12.3 Thanh phần vi sinh vật trong rác thai sinh hoạt

Phan lớn vi sinh vật xâm nhập vào rác là từ đất hay các nguồn thải là từ

không khí rơi xuống Số lượng và ching loại vi sinh vật trong rác phụ thuộc vào

nhiều yếu tố: pH môi trường,f”, độ ẩm, nhất là những yếu tố quyết định sự

sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật như các chất dinh dưỡng của chúng Trong

môi trường rác càng nhiều chất hữu cơ, nếu thích nghi được vàsinh trưởng thì sự

phát triển của sinh vật càng nhanh [8]

Trong rác có nhiều loại vi sinh vật: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn,

virút nhưng chủ yếu là vi khuẩn

Rac thải đặc biệt là rác thải sinh hoạt rất giàu chất hữu cơ, vì vậy số lượng vi

sinh vật trong rác là rất lớn (10°- 10° tb/g) Trong số này chủ yếu là vi khuẩn,

chúng đóng vai trò phân hủy các chất hữu cơ, cùng với các chất khoáng khác

dùng làm vật liệu xây dựng tế bào đồng thời làm sạch rác thải Ngoài ra còn có

các vi sinh vật gây bệnh, đặt biệt là bệnh đường hô hấp [8]

1.2.3.1 Vi khuẩn (bacteria)

Vi khuẩn là sinh vật đơn bao, kích thước rất nhỏ từ 0.3 - 0.5 “m ( chỉ nhìn

thấy đưới kính hiển vi phómg đại 100 Min) Vi khuẩn thường có hình que, hình

sợi xoắn Chúng đứng riêng rẽ hay xếp thành chuổi, chùm hay khối tế bào Nếu

các điều kiện về chất đinh dưỡng, oxi, pH và nhiệt độ môi trường thích hợp thì

thời gian một thế hệ là 15 - 30 phút

Vị khuẩn đóng vai trò quan trọng (có thể nói là chủ yếu) trong quá trìnhphân hủy chất hữu cơ (xenlulose, protein, tinh bột ) chúng biến chất hữu cơkhó tiều thành chất hữu cơ dễ tiêu cung cấp cho cây, trong vòng tuần hoàn vat

chất.

Theo phương thức đinh đưỡng, vi khuẩn được chia thành hai nhóm chính:

a) Vị khuẩn dị dưỡng:

Nhóm này sử dụng chất hữu cơ làm nguồn đính đưỡng và nguồn năng

lượng cung cấp cho các hoạt động sống, xây dựng tế bao, phát triển

Có ba loại vi khuẩn dị dưỡng:

SVTH: NGUYÊN THỊ THIÊN Trang 4

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

@ Vi khuẩn hiếu khí: cẩn oxi để sống, như quá trình hô hấp ở dong

vật bậc cao Dùng oxi cung cấp cho quá trình oxi hoá các hợp chất

hữu cơ theo phản ứng: Tăng sinh khối

chất hữucơ + NO; `.” CO; + H,O + nâng lượng.

® Vi khuẩn ki khí: có thể sống và hoạt động ở điều kiên ki khí (không

can oxi), mà sử dụng oxi trong các hợp chất nitrate, sulfate để oxi hóa

các chất hữu cơ

chất hữu cơ + NO, T CO + Nz + năng lượng.

® Vi khuẩn tùy ý: loại này có thể sống trong diéu kiện có hoặc không

có oxi tự do Chúng luôn có mặt trong rác thải Nang lượng giải

phóng một phan được sử dụng cho các hoạt đông sống tế bao, một

phần thoát ra ở dạng nhiệt

b) Vi khuẩn tự dưỡng:

Loại vi khuẩn này có khả năng oxi hoá chất vô cơ để thu năng lượng và

sử dụng CO; làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp Trong quá trình này có vi khuẩn nitrate hóa,vi khuẩn sất, vi khuẩn lưu huỳnh các phản

ứng oxi hoá như sau:

Ở nitromonas: 2XH¿ +O, => 2N; +4/Hˆ + 2,0 + nâng lượng,

Ở nitrobacter: 2NOz + O: + 2NO; „ năng lượng.

1.3.3.2 Nấm và vi sinh vật khác:

Các nhóm vi sinh vật khác như: nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, virut, thể

thực khuẩn có trong rác, nhưng ít hơn vi khuẩn Chúng cũng là những vi sinh vật

dj dưỡng và hiếu khí Các loài nấm, kể cả vi nấm (trong đó có nấm độc) có khả

năng phân hủy các chất hữu cơ Nhiều loài nấm phân hủy xenlulose,

hemixenlulose và đặc biệt là lignin, nấm men phân hủy các chất hữu cơ hạn

chế hơn, nhưng chúng có thể lên men được một số đường thành alcol, axit hữu

cơ, glixerin.

Vai trò của nấm, kể cả nấm mốc, nấm men, cũng như xạ khuẩn trong quá

trình xử lý rác thải không quan trọng bằng vi khuẩn và thường không được quan

tâm.

SVTH: NGUYÊN THỊ THIÊN Trang 5

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

Virut: mỗi virut có một loại tế bào chủ tương tng Virut bám vào tế bao chủ rồi xâm nhập vào nội bào, phan axit nucleic được giải phóng khỏi vỏ bọc Khi

đó chúng nhanh chóng vào nhân bit dau sinh sản Ở đây virut bắt tế bào tổng

hợp ra các axitamin, các nucleotit và năng lượng của tế bào vật chủ đều phục

vụ nhu cầu của virut

Thực khuẩn thể là virut của vi khuẩn, có khả năng làm tan các tế bào vi khuẩn rất nhanh Quá trình hình thành thực khuẩn thể tương tự như ở virut

nhưng xảy ra rất nhanh.

2 _ Hoạt động sống của vi sinh vật trong rác thai sinh hoạt

Rác thải mới thường không có vi sinh vật, đặc biệt là rác thải sinh hoạt Rác thải

ra ngoài qua một thời gian, dù rất ngắn cũng đủ cho vi sinh vật thích nghi, sinh sản

và phát triển tăng sinh khối Sau một thời gian sinh trưởng, chúng tạo thành quần thể

vi sinh vật có trong rac.{8,12]

Quần thé vi sinh vật ở các loại rác thải là khác nhau Mỗi loại rác thải có hệ visinh vật thích ứng Song nói chung vi sinh vật trong rấc thải đều là vi sinh vật hoạisinh và dij đưỡng Chúng không thể tự tổng hợp được chất hữu cơ làm vật liệu xây

dựng tế bào cho chúng, do đó trong môi trường sống của chúng cn phải có các chấthữu cơ để chúng phân hủy, chuyển hóa thành vật liệu xây dựng tế bào, đồng thời

cũng phân hủy các hợp chất thành chất mùn làm phân bón cho cây hay thành sảnphẩm cuối cùng CO; va HO hoặc các khí khác (CH¿, H;S ).(8,12]

Trong rác thải chủ yếu là các chất hữu cơ Khi các chất này tiếp xúc với bể mặt tế

bào vi khuẩn bằng cách hấp phụ sau đó sẽ xảy ra quá trình đồng hóa và dị hóa Dị

hóa là quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn thành

những phân tử nhỏ, có thể qua màng tế bào chuyển sang quá trình đồng hóa.

Như vậy, quá trình phân hủy rác thải gồm 3 giai đoạn:

- Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bể mặt tế bào vi sinh vật

- Khuếch tán và hấp thụ các chất qua màng bán thấm.

- Chuyển hóa các chất này trong nội bào để sinh năng lượng và tổng hợp các

vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật.

Các giai đoạn này có mối liên quan chặt chẽ Kết quả chuyển chất hữu cơ khó

tiêu thành chất min làm phân bón cho cây, giảm 6 nhiễm môi trường |§}

SVTH: NGUYÊN THỊ THIÊN Trang 6

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

© Cơ chế quá trình phân hủy các chất trong tếbào vi sinh vật tóm the như sau:

Hợp chất bị oxi hóa trước hết là các hidratcacbon và một số chất hữu cơ khác

Nếu là tinh bột, tế bào vi sinh vật sẽ tiết ra enzym amilaza phân hủy tinh bột thành

đường Đối với protein sẽ có enzym proteaza xúc tác sẽ phân hủy thành polypeptit,

pepton, axit amin va cuối cùng là Vy; Đối với chất béo lipaza sẽ phân giải thành

axit béo và glyxerin Các sản phẩm là đường rượu và các chất khác sẽ bị oxi hóa

nhờ enzym oxi hóa - khử dehidrogenaza.

Đường, rượu và một số chất hữu cơ khác là sản phẩm của quá trình oxi hóa nhờ

vi sinh vật hiếu khí Sản phẩm của quá trình phân hủy các chất trên là CO; và H;O.

Trung tâm của quá trình hô hấp hiếu khí là quá trình Krebs

Như vậy, quá trình chuyển hóa vật chất trong tế bào vi sinh vật gồm hàng loạt

phản ứng sinh hóa mà chủ yếu là phản ứng oxi hóa khử với hai quá trình di hóa vàđồng hóa Mỗi phản ứng có một loại enzym xúc tác thích ứng

Vai trò xúc tác các phản ứng là thuộc vé enzym Các enzym này là do tế bào

sinh ra, là một phân tử protein hoặc một protein kết hợp với một ion chất khoáng

hay một chất hữu cơ có khối lượng thấp Enzym làm tăng tốc độ phản ứng lên rất

nhiều lần mà không làm thay đổi cấu trúc enzym Nhìn chung có 2 loại enzym :

Enzym nội bào và enzym ngoại bào Khi cơ chất dính vào vỏ tế bào mà không qua

màng được, tế bào sẽ sinh ra enzym ngoại bào để phân cắt cơ chất sao cho có thể

vận chuyển qua màng tế bào được Enzym nội bào xúc tác các phản ứng dị hóa và

đồng hóa ở bên trong tế bào.

Enzym tham gia vào phản ứng chuyển hóa vật chất theo phươngtrình sau:

E = S -> (EXS) > P + E

(Enzym) (cơchất (Phức cơchấtEnzym) (sản phẩm phan tng) (Enzym)

Trong tế bào có hàng ngàn enzim, do đó tế bào vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn

rat giàu protein và vitamin các loại

Hoạt động của enzym chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố là pH, nhiệt độ và nổng

độ của các chất hữu cơ có trong môi trường rác Mỗi cnzym có trị số pH, nhiệt độtối ưu riêng Các phản ứng chuyển hóa các chất hữu cơ là phản ứng oxi hóa khử

trong quá trình hô hấp của vi sinh vật Có hai loại quá tình phân hủy: phân hủy các

chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí có phân tử oxi không khí tham gia và phân hủy

ki khí do các vi sinh vật kj khí (không cần có oxi không khí).{8]

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang 7

GVHD: TS TRAN THỊ THANH [LUẬN VAN TOT NGHIEP

© Quá trình phân hủy chất hữu co của vi sinh vật:

a Quá trình phân hủy hiểu khí:

Quá trình này xảy ra là nhờ vi sinh vật hoại sinh hiếu khí hoạt động cần có oxi không khí tham gia, gồm 3 giai đoạn:

1 Oxi hóa cay chất hữu cơ:

C.HO, + 0; —“ => CO;+HO+AH

2 Tổng hợp xây dựng tế bào

Enzym

3 Tự oxi hóa chất liệu tế bào.

C;H,NO, + 5O; — —> 5CO; + 2H,O + NH; + AH

b Quá trình phân hủy ki khí:

Quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong rác thải gồm hai giai đoạn:

° Giai đoạn thủy phân: đưới tác dụng của enzym thủy phân do vi sinh

vật tiết ra các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân - hydratcacbon phức tạp thành

đường đơn giản; protein thành albumoz, pepton, peptit, axit amin; chất

béo thành glyxerin và axit béo.

l Giai đoạn tạo khí: sản phẩm thủy phân sẽ tiếp tục bị phân giải để tạo

sản phẩm cuối cùng là hổn hợp các khí chủ yếu là CO; và CH, Ngoài ra

còn tạo một số khí khác như Hạ, H;S, N; và một ít muối khoáng

3 Các phương pháp xử lý rác bằng biên pháp sinh học:

3.1 Bản chất của phương pháp:

Bản chất của phương pháp xử lý rác bằng công nghệ vi sinh vật là nhờ hoạt

động của vi sinh vật (vi sinh vật tự nhiện có trong rác là những vi sinh vật thuần

chủng được bổ sung trong quá trình xử lý), rác được phân hủy thành các phần nhỏhơn, tạo được sinh khối mới của vi sinh vật, các sản phẩm trao đổi chất của vi sinh

vật va các loại khí như cacbonic, metan

Quá trình chuyển hoá các chất có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí và trongđiểu kiện yếm khí Haug đã định nghĩa quá trình ủ chất thải hữu cơ là một quá

trình sinh học phân huỷ chất thải hữu cơ và ổn định các thành phan cuối cùng của

SVTH: NGUYEN THỊ THIỆN Trang 8

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

chúng dưới tác dung của các loài vi sinh vật và nhiệt, Có 2 phương pháp ủ rác: ủ

hicu khí và d ky khi.|7]

U hiếu khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật voi sự tham gia của oxi sản phẩm cuối cùng là CO;¿, NH, nước, nhiệt và sinh khối vi

xinh vật.

U yếm khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật nhưng

không có oxi Sản phẩm cuối cùng là CH, COs, NHy, một lượng nhỏ các loại

khí khác axit hữu cơ và sinh khối ví sinh vật,

Trong quá trình ủ rác sẽ xảy ra một loạt quá trình chuyển hoá khác nhau Các

quá trình này có thể theo những mục tiêu có lợi, cũng có những quá trình gây ra những kết quả không có lợi.{7|

Mục đích chính của qúa trình ủ rác như sau:

a Lam ốn định chất thải:

Chất thải hữu cơ khi được đưa vào môi thường sẽ còn được chuyển hóa liên

tục, vì thế nó chưa được ổn định Quá trình lên men sẽ làm ổn định chúng bằng

những phản ứng sinh hoá Sản phẩm cuối cùng của quá trình này sẽ được ổn

định trước khi ta sử dụng chúng.

b, Tiêu diét các sinh vật gây bệnh:

Trong rác thải thường chứa rất nhiều vi sinh vật gây bệnh Các loài vikhuẩn gây bệnh này thường bị tiêu điệt ở nhiệt độ khác nhau, như:

Salmonella typhosa không phát triển 46 "C và bị tiểu diệt ở 55° C trong

30 phút,

Salmonella sp chết ở 35°C trong | giờ và 60° C trong 15 - 20 phút.

Sihigella sp chết ở 55° C trong lgiờ.

E.coli hau hết chết ở 55 °C trong 1giờ, 60 °C trong 15 - 20 phút.

Entamolba hydrolytica cysts chết ở 68 "C.

Taemia saginata chết ở 71 "C trong Sphút.

Trichinella Spinalis larvae chết ở 50 °C trong | giờ

Necuter americanas chết ở 45 °C trong 50 phút.

SVTH: NGUYEN THỊ THIÊN Trang 9

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

Brucella abortus chết ở 61 "C trong 3 phút.

Micrococcus pyogenes var aureus chết ở 50 °C trong 10 phút.

Streptococus pyogenes chết ở 54 °C trong 10 phút.

Microbacterium tuberculosir var hominis chết ở 66 °C trong 15-20 phút.

Corynebacterium diptheriae chết ở 55 °C trong 45phút.

Cúc vi xinh vật thường gây bệnh bị tiêu diệt ở 45-60 °C trong một

khoảng thời gian rất ngắn

c Chất lượng chất dinh dưỡng.

Cúc chất dinh dưỡng (N.P.K) có mặt trong chất thải sau khi lên men các chất dinh dưỡng này được chuyển thành chất vô cơ và rất thích hợp cho cây

trong Các chất này thường được chuyển hoá thành NO; hay P;O Sản phẩm

lên men này khi bón cho cây trồng sẽ làm ting lượng đất có lợi cho cây trồng.

Cây trống không sử dụng nitơ ở dạng hữu cơ mà chỉ có thể sử dung chúng ở

dang muối vô cơ.[7,12|

Tuy nhiên việc ủ rác cũng có những hạn chế nhất định:

- Thường mất nhiều thời gian, do đó kéo theo một loạt khó khăn về tài

chính,

- Nếu không kiểm soát được quá trình, chính những đống rác ủ sẽ tiếp

tục gây ô nhiễm không khí do khí được thoát ra trong quá trình lên men và ônhiém đất do nứợc thải ra từ quá trình lên men

32 Các phương pháp xử lý rác bằng biện pháp sinh học

Đã có nhiều phuơng pháp xử lý các chất phế thải hữu cơ được thực hiện ở các

nước trên thế giới Các phương pháp này được tóm tất trong các nhóm như sau:

- Phương pháp sản xuất khí sinh học từ rác.

- Phương pháp chôn rác (ủ rác yếm khí).

- Phương pháp ủ rác (ủ rác hiếu khí).

Tay theo điều kiện tài chính, thành phần rác mà người ta áp dụng phương pháp

nay hay phương pháp kia, Ngoài ra người ta còn dùng rác như là một nguyên liệu

sin xuất phản bón.[7,12|

SVTH: NGUYEN THỊ THIỆN Trang 10

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

a) Phương pháp sản xuất khí sinh học tử rác.

Trong rác thải sinh hoạt gồm có xác động vật thực vật, các chất hữu cơ

(protein, dầu mỡ, xenlulose ), Bản chất sinh hoá học của quá trình này là

nhờ sự hoạt động của các vi sinh vật mà các chất hữu cơ khó tan (xenlulose,hemixenludose, lignin, các chất cao phân tử khác ) sé được chuyển thành các

chất dé tan Sau đó các chất hữu cơ này tiếp tục Oxy hoá thành các chất khítrong đó khí metan (CH,) chiếm tuyệt đại đa số 65% đây là phương pháp được

nghiên cứu tại Ấn Độ.[7|

Ưu điểm của phương pháp này là: từ rác người ta thu được một loạt khí cóthể cháy được và cho nhiệt lượng cao không ô nhiểm môi trường, có thể sử

dụng vào nhiều mục đích Dùng để phát điện với động cơ đốt trong máy phát

điện hay dùng để đốt trực tiếp trong sinh hoạt, không làm 6 nhiểm môi

trường Chất thải sau khi lên men xong là một loạt phân hữu cơ rất có giá trị

dinh dưỡng [7 | 2|

Tuy nhiên phương pháp này còn nhiều nhược điểm :

1 Khó lấy chất thải sau lên men

2 Là quá trình lên men bắt buộc nên việc thiết kế bể ủ rất phức

tạp và tốn kém đòi hỏi vốn đầu tư lớn

3 Năng suất thấp do sự sinh trưởng của vi khuẩn sinh metan có

mặt trong rác là rất chậm

4 Gặp nhiều khó khăn trong khâu tuyển chọn nguyên liệu

bị Phương pháp chôn rác (i rác yếm khí).

Chon rác là phương pháp xử lý rác khá lâu đời ưu điểm của phương phápnày là rất dé thực hiện ở nhiều nơi, người ta chỉ cần chọn một địa điểm xa dân

và đào hố sâu để đổ rác xuống, phía trên dùng vôi và đất phủ lên mot lớp day

khoảng 30 - 50 cm Sau một thời gian khoảng thời gian 2 - 3 năm, rác được

lên men và chuyển hoá thành mùn Như vậy phương pháp này ít tốn kinh phí

nhưng có nhược điểm:{7, L2]

- Tốn nhiều thời gian

- Poi hỏi nhiều diện tích đất

- Khó kiểm soát chất thải theo nứớc rỉ ra từ các đống rác

SVTH: NGUYEN THỊ THIÊN Trang 11

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

- Có mùi hồi thối sinh ra từ các khí độc như CH,, NH, va nứơc rỉ rắc

làm 6 nhiểm môi trường xung quanh và mạch nước ngẩm ảnh hưởng đến

sức khỏc con người và động vật

- Chịu ảnh hưởng của thời tiết

Nếu chôn rác nơi có nước ngắm, do đó phải có lớp đệm dưới đáy Ngày

nay đã có nhiều công ty nước ngoài giới thiệu các vật liệu phủ dưới đáy và

xung quanh các hố chôn rác rất có hiệu quả trong việc thu gom loại rác thảinày ta có thể tham khảo bảng 3:

c) Phuong pháp ủ rác.

Phương pháp ủ rác là phương pháp có từ lâu đời theo thời gian người ta cải

tiến din các biện pháp kỹ thuật: có 2 dang ủ rác là ủ rác hiếu khí và ủ rácyếm khí

Phương pháp ủ rác hiếu khí trừ các thành phần như chất dẻo cao su, len,

còn các thành phẩn hữu co khác có chứa protein axitamin, lipit,

cacbonhydrat, xenlulose, hemixenlulose, lignin, và tro , đã được chuyển hoá

trong quá trình lên men Quá trình lên men này sẽ tao ra sản phẩm lên men

chính là mùn.|7|

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang 12

GVHD TS TRAN THỊ THANH LUẬN VAN TOT NGHIỆP

Quá trình này được thể hiện như sau:

Lignin so,

Tro Nhiệt

Như vậy, lương tế bào vi sinh vật mới được hình thành là sản phẩm của

quá trình hoạt động của ví sinh vật trong đống rác ủ.

Phương pháp ủ rác hiếu khí được phân chia ra nhiều phương pháp khác

nhu:

@ U rác thành đống, lên men tự nhiên có đảo trộn :

Đây là phương pháp cổ điển nhất, theo phương pháp này rác được

chất thành đống có chiều cao khoảng 1.5 - 2,5 m Hàng tuần đảo trộn 2 lần Nhiệt độ trung bình trong quá trình ủ là 55 "C Thời gian kết thúc quá tình ủ

là 4 tuắn Độ ẩm nấm mốc và xa khuẩn chuyển hoá các chất hữu cơ thành

mùn [7]

Phương pháp này đang được bà con nông dân vùng ngoại 6 ở các thành

phố lớn ở Việt Nam thực hiện.

Uu điểm của phương pháp này là dễ thực hiện

Nhược điểm: là rất mất vệ sinh và gây 6 nhiém manh nguồn nước không

khi

@ U rác thành đống không đảo trôn có thổi khí :

Phương pháp này do viện nghiên cứu nông nghiệp Beltsville, Hoa Ky thực hiện phương pháp này phát triển trên cơ sở các phương pháp xử lý nước

thải Phương pháp này yêu cầu công nghệ vừa phải rất phù hợp với điều kiện

Việt Nam.

Theo phương pháp này, mỗi đống rác được chất thành đống có kích thước

cao 2 - 2/5 m Phía dưới mỗi đống rác có lấp đặt | hệ thống phản phối khí.

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang 13

GVHD TS TRAN THỊ THANH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

quá trình thổi khí mà các quá trình chuyển hoá được tiến hành nhanh hơn

Nhiệt đô trong khối rác ủ được ổn định và phù hợp với sự phát triển của nhiều

vi sinh vật Phương pháp này còn tùy thuộc vào các yếu tố sau t’, pH, độ

im.[{7,12]

Phương pháp này còn tùy thuộc vào các yếu tố sau:

1 Phân loại và nghiên rác

Trong rác thải sinh hoạt, thành phan hữu cơ chiếm khá lớn (50%

-60%), thành phần phi hữu cơ gồm kim loại, cao su, nilon, thủy tinh, vỏ

ốc, là những hợp chất rất khó phân hủy đối với vi sinh vật Do đó việcloại bỏ các thành phan nay trong quá trình ủ rác là rất cần thiết.

Nghién rác có tác dụng làm kích thước rác nhỏ lại tăng diện tiếp xúcvới không khí tạo điểu kiện dé dàng cho vi sinh vật hoạt déng.Nghién

rác là quá trình xử lý sơ bộ xenlulose làm giảm kích thước tiểu phan va

làm lỏng lẻo cấu trúc tỉnh thể, giúp enzym xenluloza hoạt động có hiệu

qua hơn Kích thước rác nhỏ hơn Sem là tốt nhất cho quá tinh ủ rác

2 Đôểẩm

Độ ẩm của đóng ủ là yếu tố quan trọng nó ảnh hưởng đến nhiệt độ,

thời gian kết thúc của đống ủ Trong diéu kiện thường rác sinh hoạt có

độ ẩm 40% - 60% rất thích hợp với quá trình ủ rác

Độ ẩm quá cao sẽ ngăn cản dòng khí thổi vào đống ủ làm giảm diện

tiếp xúc của rác với không khí, các vi sinh vật hiếu khí không phát triển

được, quá trình yếm khí xảy ra sẽ gây mùi khó chịu, đồng thời kéo dai

thời gian ủ Nếu độ ẩm quá thấp sẽ không đủ nước cho các hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật.

3 pH

pH ban dầu của rác thường khoảng 5 — 7 Sau 2 — 4 ngày thường giảm

(4.5 - 5,0) do axit hữu cơ sinh ra, nhưng trong quá trình ủ khi nhiệt độ

tăng lên thì pH có xu hướng kiểm (7,5 - 8,5)

Tuy nhiên pH không ảnh hưởng lớn đến ủ hiếu khí, nhưng nếu xảy ra

quá trình yếm khí sẽ sinh nhiều axit hữu cơ làm pH môi trường giảm

Nếu bổ sung các chất kiểm tính (tro, vôi cacbonat) vào đống ủ sẽ gây

hiện tượng mất nitơ đưới dạng khí amoniac bay lên trong điều kiện pH

cao.

SVTH: NGUYEN THI THIEN Trang 14

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

4 Đó thông khí

Thông khí nhằm cung cấp oxi cho các vi sinh vật hô hấp hiếu khí tiến

hành quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ nhanh chóng không tạo

mùi hôi, đồng thời làm giảm độ ẩm ban đầu trong đống ủ rác đây là đặc

điểm nổi bật của quá trình ủ hiếu khí so với ủ yếm khí

Oxi được cung cấp cho bể ủ qua hai con dường chính:

- Sự khuếch tần của không khí

- Thổi khí cưỡng bức

Lượng oxi khuếch tán là không đáng kể chiếm 0,5% - 5% tổng lượng

đòi hỏi Do vậy thổi khí cưỡng bức là nguồn cung cấp khí chủ yếu cho

quá trình ủ rác.

5 Ty lé C/N:

Đây là tỷ lệ giữa tổng lượng cacbon va tổng lượng nitơ có trong thành

phan rác thải được vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân hủy rác Tỷ

lệ C/N cho vi sinh vật phân giải tối ưu là 30/1, nếu tỷ lệ C/N lớn hơn 50

thì quá trình phân giải sẽ chậm lại và chất lượng sản phẩm phân tạo ra

kém, nếu tỷ lệ này nhỏ hơn 30 thì nitơ sẽ bị mất đi dưới dạng khí N; hoặc

NH; Golueke cho rằng tỷ lệ C/N quá thấp khi sản phẩm phân bón vào

đất có thể gây hại cho cây trồng và xuất hiện hiện tượng đói nitơ của

cây.

Theo nghiên cứu của Gotaas vé qui trình ủ hiếu khí có mặt của vi

sinh vật cho rằng có 3 trường hợp xảy ra:

- Khi lượng cacbon trong rác có ít thì một lượng lớn khí NH; và N,Oy thoát ra ngoài không khí.

- Khi tỷ lệ C/N thích hợp cho vi sinh vật sử dụng thì lượng nitơ

mất đi không đáng kể.

Khi lượng nitơ có ít hơn lượng cacbon thì một số vi sinh vật séchết và nitơ chứa trong tế bào của chúng sé được tái sử dụng

6 Hoạt động của vi sinh vật:

Theo nghiên cứu của Waksman cho rằng hàng loạt vi sinh vật khác

nhau thì có chức ning khác nhau, một vi sinh vật nào dd cókhả ning

phân hủy mạnh đến đâu mà hoạt đông đơn lẻ thì cũng không so sánh với

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang 15

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

hệ vi sinh vat đa dang và phong phú Trong đó vi khuẩn là khu hệ vi sinh

vật nang đông chiếm ưu thế nhất trong đống ủ rác.

Đưới điểu kiện hiếu khí, vi khuẩn sử dung oxi để phân hủy chất hữu

cơ và đồng hóa một số chất dinh dưỡng để tổng hợp lên sinh khối.

Trong diéu kiện ki khí Vi khuẩn sinh axit phân hủy chất hữu cơ thành

các axit béo và các sản phẩm trung gian khác Sau đó nhóm vi khuẩnkhác sẻ chuyển tiếp thành khí metan, amoniac, cacbonic và hydro Day

là quá trình oxi hóa không hoàn toàn nên sản phẩm không là CO; mà la

các chất trung gian nên năng lượng sinh ra ít hơn so với hiếu khí

7 Nhiệt độ:

Trong quá trình ủ rác vai trò quan trọng của vi khuẩn ưa ấm có lẽ là

do chúng tăng nhiệt độ của đống ủ tạo điều kiện cho vi sinh vật ưa nhiệt

phát triển Vi khuẩn ưa ấm phát triển mạnh trong một thời gian ngắn đã sinh enzym phân hủy protein và hydrocacbon dễ phân hủy Xa khuẩn phân hủy tích cực tinh bột và làm giảm đáng kể lượng nước trong rác.

® Hệ thống lên men trong các thiết bị:

Phương pháp này được phát triển trên cơ sở phương pháp trên, nhằm

kiểm soát chặt chẽ lượng khí và nước thải ra do quá tình lên men Người

ta cho rac vào các container hay các thùng có dung tích khác nhau Quá

trình lên men sẽ được thực hiện trong các thiết bị này hệ thống thổi khí

sẽ được bố trí từ dưới Hệ thống này được triển khai nhiều ở Nhật Bản.

Điểm đặc biệt là nhờ có hệ thống này mà các vi sinh vật đã được chọn

lọc kĩ được đưa vào quá tình lên men, bổ sung hệ vi sinh vật tự nhiên có

trong rác thải Chính vì thế mà quá trình lên men nhanh hơn dé kiểm soát

hơn.[7, I2]

@ Hé thống xử lý rác thải công nghiệp:

Cho đến nay đã có đến 50 kiểu ủ rác công nghiệp khác nhau được

triển khai trên thế giới Đặc điểm chung của các kiểu ủ rác công nghiệp

là tự động hoá rất cao, việc cung cấp điện để vận hành toàn bộ hệ thống

này rất tốn kém Diéu này rất có ý nghĩa đối với các nước đang phat

triển Ở Việt Nam năm 1979 được Dan Mạch viện trợ và lấp rap 1 nhà

máy xử lý rác rất hiện đại Do nhiều lý do khác nhau, trong đó có cả việccung cấp điện quá tốn kém, vì thế hiện nay toàn bộ hệ thống máy móc

thiết bị không còn hoạt động nữa các hệ thống xử lý rác công nhiệp hiện

nay có trên thế giới được liệt kẻ ở bảng4.[7,!2]

SVTH: NGUYEN THỊ THIỆN Trang 16

ŒGVHĐ: TS TRAN THỊ THANH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

móc thiết bị không còn hoạt động nữa các hệ thống xử lý rác công nhiệp

hiện nay có trên thế giới được liệt kê ở bang4.[7,12]

Bảng 4: Hệ thống xư lý rác công nghiệp hiện cơ (theo sở khoa học và công nghệ)

Đặt tính Tên hằng sẵn xuất Đăttính | Tên hãng sản

thông gió tự Bubler ngang tch)

eRe Disposals associaty van hanh | - Head wighson

Sơ đồ tóm tắt các phương pháp xủ lý rác thai bằng công nghệ vi sinh vật.

SVTH: NGUYEN THỊ THIEN Trang 17

GVHD: TS TRẤN THỊ THANH LUẬN VAN TỐT NGHIỆP

Các phương pháp xử lý rác thải bằng công nghề vi sinh vật có thể tóm tất

nhiễm năm tuổi fing dụng và các thông số khác Tùy vào tính chất từng loại nước

thải mà có phương pháp thích hợp.

Trong phương pháp xử lý sinh học, đối với nước rò rỉ còn mới, có tỷ số BOD/COD cao Thông thuờng sử dụng phương pháp xử lý yếm khí trước khi xử lý

hiểu khí Ngược lại, nước rỉ rác ở các bãi rác lâu năm hàm lượng BOD thấp hơn,

có thể sử dụng phương pháp sục khí, có bổ sung hệ vi sinh vật thích hơn để giảm

thiểu chất 6 nhiễm Sau đó dùng chất đông keo tụ loại bỏ những chất vô cơ trong

aude rò rì

Môi phương pháp trên có wu nhược điểm của nó, nén khi sử dung cắn kết

họp ưu điểm mỗi phương pháp với nhau để đạt hiệu qua cao nhất

Theo Cty Cổ Phần An Sinh đã đưa ra giải pháp xử lý sau:

- Nước rỉ từ rác sẽ được tập trung về hồ chứa.

SVTH: NGUYEN THỊ THIỆN Trang 18

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

- Nước từ hổ chứa được đưa vào bể sục khí, tai đây vừa tiến hành thông khí

mạnh vừa bố sung các loại chế phẩm vi sinh nhằm làm ting cường khả nang phân

huy các chất hữu cơ có trong nước rỉ rác Việc xử lý háo khí được tiến hành nhiều

ngày cho đến khi hàm lượng chất hữu cơ giảm đến mức tối thiểu.

- Tit bể sục khí, nước rỉ rác sau xử lý sẻ đưa qua hệ thống lọc ngược nhằm

loại ngắn chăn những chất lở lừng có trong bản thân nước cũng như bùn hoạt tinh

tử bể lộc theo sang.

- Sau loc ngược tiến hành lắng keo tụ bằng chế phẩm keo tụ và trợ lắng

- Tit bể lắng, nước sẽ đi qua lọc ngang để chặn lại các bông căn bị rữa trôi

- Sau cùng nước sẽ đưa vào hé ổn định nhằm mục đích vừa điều hòa hàm

lượng các chất tổn dư vừa kiểm tra chất lượng nước đầu ra trước khi thải ra ngoài

Quá trình tóm tắc như sau:

NƯỚC RỈ RÁC

PHU GIA DINH TAP TRUNG NUGC

DUONG BO SUNG THAI

AC Ử LÝ ÁO KHÍ

PROTECT XU LÝ SINH HỌC HAO KH

CHE PHAM DONG LOC NGƯỢC

GVHD: TS TRẤN THỊ THANH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

š Một số công nghệ xử lý rác đang được áp dụng trên thế giới và trong nước

5.1 Thế giới.

Theo hội thảo khoa học lấn | năm 2001, trên thé giới hiện nay người ta ủ rác

bằng hai quá trình lên men hiếu khí và lên men ky khí

a Quá trình lên men hiếu khí.

e Ẩn Độ: với công nghệ Banglore (Indore) người ta đào hố sâu 0,6

- 0,9 m Các nguyên liệu cho vào xen kẽ nhau như than bùn, rác

không nén chat Tron thủ công Thời gian ủ 120 - 180 ngày

e Châu Au và Thái Lan : tên công nghệ Dano-Biostabilizer, thiết bị

xử lý loại ống quay, đặt hơi nghiêng với mật ngang đường kính

2,74 - 3.6 m, dai 45,7 m thời gian phân hủy trong thùng quay | - 5

ngày.

© Đức, Thuy sĩ, Thể Nhĩ Kỳ : (Earp-thomas) kiểu xilo có § ngăn

Chống lên nhau theo chiéu đứng, chất thải di chuyển từ trên xuống đưới từ xilo này sang xilo khác nhờ dao ép, Không khí thổi

từ dưới lên trên Sử dụng vi sinh vật thuần khiết Thời gian phân

hủy từ 2 - 3 ngày sau đó ủ tự nhiên ngoài trời ,

e Anh : (fermascreen) thiết bị hình lục giác, ba mặt của lục giác là

sàng Chất thải cho vào từng mẻ Mặt sàng đóng kín đầu Quá

trình hiếu khí xảy ra khi lục giác quay nhờ các mặt sằng mở ra.

Thời gian ủ là 4 ngày.

e My (Metrowaste) thiết bị gồm các thùng hở, rong 6 m, sâu 3 m.

dài 61 - 122 m chất thải trộn trong thiết bị quay 1 - 2 Min trong

toàn giai đoạn lên men 7 ngày Không khí thổi mạnh qua từ đáy.

e_ Nhật : (T.A.Crane) thiết bị xử lý gồm 2 phòng có 3 ngăn ngang

Thiết bị kiểu chân vịt đưa rác từ ngăn này sang ngăn kia Sau giai

đoạn ủ chính (5 ngày) là giai đoạn ủ hoại ở các thùng.

© Đức, Mỹ: (Varro-canversion) thùng ủ kín có 8 thùng dài 48,7 m.

rong 3 m sau 0,304 m chạy liên tục, tron bằng thiết bị kiểu rang

bừa Thối khí rất mạnh Thời gian phân huỷ 40 giờ cho chất dinhdưỡng, vi sinh và điều chỉnh độ ẩm

SVTH: NGUYEN THỊ THIỆN Trang 20

GVHD: TS TRẤN THỊ THANH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Nhìn chung các phương pháp xử lý trên thường là phương pháp đòi hỏi

phải có nguồn điện nhiều Uu điểm của các phương pháp trên là lên men

nhanh và đảm bảo vệ sinh môi trường Một đặc điểm nữa là các nước châu

A ít sử dung mà chủ yếu áp dung các phương pháp thủ công

hb Quả trình lên men ky khí

Quá trình phân huỷ ky khí thì phức tạp hơn mất nhiều thời gian nhưng

thu được một số khí : methane

°«e GO Mỹ : composing ky khí dạng mẻ nối tiếp nhau (SEBAC) :

SEBAC là quá trình gdm 3 giai doạn trong giai đoạn đấu, chất nạp liệu đã được ủ với nước rò rỉ tuần hoàn từ thiết bị phản ứng

của giai đoạn 3 ở trạng thái phân huỷ cuối các axit bay hơi và cácsản phẩm của quá trình lên men khác tạo thành trong thiết bịphản ứng giai đoạn 1 được chuyển sang thiết bị phin ứng giai

đoạn 2 để chuyển hoá thành methane quá trình này còn đang thí

nghiệm.

¢ Ở HàLan: BIOCELL là hệ thống mẻ dude phát triển để xử lý

chất thải được phân loại tại nguồn (như sau quá thải, rác vườn )

và chất thải nông nghiệp thiết bị sử dụng có dạng trụ tròn, đường

kính 11,25 m và chiéu cao 4,5 m chất ran nạp liệu có nông độ

30% thu được bằng cách trộn chất thải hữu cơ đã phân loại từ

CTRSH với phần chất rắn đã phân hủy từ mẻ trước đó Quá trình này đang phát triển.

e© GO Đức: BTA dude phát triển chủ yếu để xử lý phan chất hữu cơ

có trong CTRSH Quá trình xử lý BTA bao gồm:

1 Xử lý sơ bộ chất thải bằng phương pháp cơ học, nhiệt và phương

phán hoá học.

2 Phân loại chất ran sinh học hoà tan và không hoà tan.

3 Thuy phân ky khí các chất thai rin có kha nang phân huỷ sinh học.

4 Methan hoá chất ran sinh học hoà tan Quá trình methane hoá xảy

ra ở nồng độ chất ran thấp và khoảng nhiệt độ meophilie (lên men

nấm) Sau khi tách nước chất ran không phân huỷ, với nông độ tổng

cong khoảng 35% dude ding như vật kiệu compost Quá trình này đã

được đưa vào áp dụng và phát triển,

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang 21

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Ở Pháp: Quá trình VALOGRA bao gồm đơn vị phân loại đơn vị

tạo khí methane và đơn vị tinh chế, thiết bị lên men ky khí hoạtđộng ở nồng độ chất rin cao và trong khoảng nhiệt độ lên men

ấm Quá trình xáo trộn chất hữu cơ trong thiết bị được thực hiện

bằng cách tuần hoàn khí sinh học dưới áp suất ở đáy thiết bị phân

hủy Quá trình này dude đưa vào áp dụng và phát triển rộng.

52 Trong nước.

Mỗi ngày TPHCM có hơn 4000 tấn rác sinh hoạt được thải ra

(Theo Sài Gòn Giải Phóng 17/5/2002 trŠ) Chính lại rác hữu cơ tại

gia đình là thành phần dude phân huỷ nhanh nhất và gây ô nhiễm

môi trường cao nhất Nhóm các nhà khoa học trường đại học

Bách Khoa TPHCM đã đưa ra giải pháp xử lý rác bằng phương

pháp sinh học, sử dụng chế phẩm BIOVNA BIOVNA là hổn hợp

vi sinh vật gồm Aspergillus, Actinomyces, Penniallidam, Bacillus.

Khi sử dung chế phẩm BIOVINA khối rác ủ không tạo mùi hôi cóthể xử lý ngay tại gia đình, đồng thời điểu kiện xử lý ban đầu đơn

giản PH ban đầu 5,5 độ ẩm ban đầu 61% sử dụng chế phẩm

BIOVINA 23%, đặc biệt thời gian xử lý ngắn 54 giờ,

Theo giáo dục và thời đại, 29/4/2001, số liệu của công ty môi

trường đô thị Hà Nội, chất thải Hà Nội gần 3000 m3 (trong đó :

rác thải sinh hoạt 2400 m3/ngày ) người ta đã lựa chọn áp dụng

chế phẩm EM là vi sinh vật có ích để xử lý rác thải sinh hoạt EM

là hỗn hợp vi sinh vật gồm: vi khuẩn quang hợp nấm men, vi

khuẩn lactic, xạ khuẩn, nấm lên men Chế phẩm EM rất có hiệu

guia trong việc xử lý chất thải hữu cơ, giảm mùi hôi thối tăng khảnăng phân huỷ thành mùn, giảm thể tích và có thể sử dụng làm

phân bón hữu cơ.

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang 22

GVHD: TS TRAN THI THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

PHAN tl: VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CUU

1 Đối tượng và Vật Liệu ngiền cứu.

LI Đối tượng nghiền cứu.

Chế phẩm NBI có xuất xứ từ Nhật Bản là chế phẩm vi sinh xử lý rác hộ gia

đình Chế phẩm có màu nau sim, dạng tơi xốp, được bảo quản trong diéu kiện

không vô trùng ở nhiệt độ phòng.

1.2 Hoá chất - vật liệu,

1.2.1 Môi trường nghiên cứu.

a Môi trường phân lập vi khuẩn :{ I]

Môi trường cao thịt =pepton [MT] ]

Cao thịt Sg NaCl 5g

Pepton 10g

Agar 20g Nước cất 1000 ml

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

® Môi trường Czapek ~ Dox [MT3I

Agar 20g Nước cất 1000ml

pH =6.

c Môi trường phân lập xạ khuẩn: [1]

®$ Madi trường ISP-4 [MT4]

Tinh bột tan 10g

K;HPO, ig

MgSO, 7H,0 ig CaCO, 2g

(NH,);5O, 2g

Agar 20g

H,O 1000ml

PH=7.2-7.4

d_ Môi trường thử khả nang phân giải các hợp chất cao phân tử của vi khuẩn

® Môi trường Cazein [MTS]

Cazein Glucoza

Luu ý: Hòa Cazein vào 800m! dung dich NaOH 0,1N trước khi nấu

@ Môi trường Clostridium (MT6]

1000ml

@ Môi trường thử khả năng phân giải tinh bột — [MTT]

Dùng môi trường Clostridium thay CMC bằng tỉnh bột tan.

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

1.2.2 Hoá chất

a Thuốc thử.

Thuốc thử CMC va tinh bột: Lugol.

KI 2g Nước cất 300ml

Trộn dung dich 1 và 2 rồi pha loãng 5 lần

® Dung dịch tím kết tinh (gentian )

- Dùng đũa thuỷ tinh khuấy cho tan hết gentian vidlet trong rựơu

- Trộn hai dung dịch A và B rồi lọc trong

- Để dung dịch lọc trong lọ màu

Chú ý: hòa một phẩn cồn với thuốc nhuộm cho tan hết rồi cho axít vào, lắc

đều tiếp tục thêm cồn cho đến khi mất hết váng kim loại trên mặt dung dich

1.2.3 Máy móc thiết bị:

V - Máy tâm Rotina (Đức)

- Máy đo pH dung dịch

- Máy đo quang phổ (UV-1601 PC).

- Máy lắc tròn.

SVTH: NGUYEN THỊ THIỆN Trang 25

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

- Cần điện.

2 Phương pháp nghiền cứu:

3.1 Phân lập và thuần khiết giống vi sinh vật: [6,10]

Cân | gam mẫu can phân lập (đã nghién nhỏ và trộn đều) cho vào ống nghiệm

9 ml dung dịch muối sinh lý lắc đều Sau đó pha loãng mẫu ở các nồng độ giảmdan khác nhau theo sơ đổ sau, và cấy vào đĩa thạch với từng môi trường thích hợp

Sơ đồ: pha loãng dịch huyền phù và cấy vào môi trường đặc:

Ig mau 1ml 1ml

EU

| | |

Các đĩa đã cấy, được ủ ở nhiệt độ phòng, sau 3 - 4 ngày lấy ra quan sát mô tả

từng khuẩn lạc Từ mỗi khuẩn lạc riêng rẽ, cấy vào môi trường giử giống: vi khuẩn

với [MTI], nấm mốc với [MT2] và xạ khuẩn với [MT3]

¢ Đối với vi khuẩn ky khí (bắt buộc hay tùy ý)

- Dùng phương pháp cho vi sinh vật vào môi trường không có oxi bằng cách

dùng gói jenbox để khử oxi của môi trường hay bão hòa nitơ bằng cách sử dụng

thiết bị chuyên dùng Ủ ở nhiệt độ phòng sau 3 - 4 ngày lấy ra quan sắt.

- Dùng phương pháp thạch hai lớp: sau khi cấy vào đĩa thạch chứa môi trường

[MT6], sau đó tạo lớp thạch thứ hai bắng cách rót môi trường thạch [MT6] ở (Ủ=

45 - 50 °C) phủ lên mặt lớp thạch thứ nhất, ủ ở nhiệt độ phòng, quan sát sau 3 - 4

ngày.

2.2 Xác định số lượng vi sinh vật trong mẫu chế phẩm dạng rắn: {ó ! I Ị

Pha loãng mẫu theo nồng độ thích hợp đã xác định ở trên.

Cấy trải các mẫu đã pha loãng trên các môi trường khác nhau, ủ ở nhiệt độ

phòng sau 3 ngày đếm tổng số khuẩn lạc trên mỗi đĩa Chỉ lấy những đĩa có sốlượng khuẩn lạc trong khoảng 30 -300 khuẩn lạc

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang 26

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

Xác định mat đô vi khuẩn trong chế phẩm theo công thức sau.{11]

Tinh bội, CMC và Cazein có khả nang tạo kết tủa màu với một số thuốc thử

chỉ thị: tinh bột tác dụng với iốt tạo kết tủa xanh đen, CMC tác dung với iốt tạo

kết tủa nâu đỏ và Cazein tác dụng với (NH,);§O, tạo kết tủa trắng đục Nơi nào

vi sinh vật phân giải hết cơ chất sé tao vùng trong suốt.

b Phuong pháp.

® Đối với các chủng đã phân lập thuần khiết.

Tiến hành cấy khuẩn lạc của vi khuẩn nghiên cứu (cấy thành vạch thẳng ở

giữa dia petri) vào đĩa đã có sẩn môi trường thích hợp Ủ ở nhiệt độ phòng sau 3

ngày nhỏ thuốc thử thích hợp với từng cơ chất (tinh bột và CMC đùng dung dich lugol, cazein dùng dung dịch (NH,);SO, ) Nơi phân giải sẽ tạo vùng trong suốt,

đo chiều rộng vùng phân giải Diem) và chiểu rộng vết mọc vi khuẩn d(cm) Hiệu

suất phân giải =D-d (cm).

® Đối với chế phẩm dang rắn:

Cân | gam mẫu đã nghién nhỏ hòa với 9 ml nước cất vô trùng lắc đều, đem li tâm với vận tốc 3000 v/phút trong 20 phút Bem dich ly tâm nhỏ vào lổ khoang

thạch của 3 môi trường [MTS], [MT6] [MT7] U ở nhiệt độ phòng, sau 1 ngày

nhỏ thuốc thử thích hợp Do vòng phân giải và suy ra hiệu suất phân giải.

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang 27

GVHD: TS TRAN THI THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

puaniv: KẾT QUA VA BIEN LUẬN

1 Khao sát hệ vi sinh vật từ chế phẩm NBI.

1.1 Phân lập và thuần khiết các chủng vi sinh vật từ chế phẩm NB,.

Từ chế phẩm NBI bằng phương pháp pha loang và cấy trên môi trường thạchcủa Koch, chúng tôi tiến hành phân lập hệ vi sinh vật trong chế phẩm NBI

Để phân lập vi khuẩn dùng môi trường Cao thịt - pepton [MTI], vi khuẩn ki khí dùng môi trường Clostridium [MT6], nấm mốc với Czapek-Dox (MT3], xạ khuẩn

với ISP-4 [MT4].

Các đĩa nuôi cấy được đặt ở nhiệt độ phòng lấy ra quan sát : với vi khuẩn sau 3

ngày, 4 ngày với nấm mốc và 5 -7 ngày với xạ khuẩn

Kết quả thu được:

© Từ chế phẩm NBI chúng tôi tách được 24 chủng vi khuẩn, trong đó:

- Có 22 chủng vi khuẩn hiếu khí kí hiệu từ V, -> Vos

- Hai chủng hiếu khí tuỳ ý kí hiệu K;, K;

- Không phát hiện thấy vi khuẩn kj khí bắt buộc

® 18 chủng nấm mốc được kí hiệu là N, -> N¡ạ.

@ Š chủng xạ khuẩn, kí hiệu X, -> Xs.

Thành phan vi sinh vật trong chế phẩm xử lý rác NBI rất phong phú Trong quá

trình phân lập nhận thấy các dang vi khuẩn rất khó tách ra dạng thuần khiết Sựxuất hiện của nấm mốc và xạ khuẩn qua các lần phân lập không giống nhau i?

1.2 Khao sát đặt điểm hình thái các chủng vi khuẩn phân lập được từ ch 1”

Từ kết qua thu được ở trên cho thấy chế phẩm NBI có thể phân lập được nhiều

nhóm vi sinh vật khác nhau Trong giới hạn của đề tài, chúng tôi chỉ đi sâu tìm hiểu

kỹ về nhóm vi khuẩn Đặc điểm về hình thái khuẩn lạc và tế bào được ghi nhận ở

bảng 5, 6 sau.

Kết quả thu được ở bing 5 và 6.

SVTH: NGUYEN THỊ THIỆN Trang 28

GVHD: TS TRAN THỊ THANH LUAN VAN TOT NGHIEP

Bang §: Đặc điểm hình thái các chủng vi khuẩn phân lập từ chế phẩm NBI.

Đặc điểm khuẩn lạc Đặc điểm tế bào

Hình dang khuẩn lạc Hình dạng tế ~ [Gram

Nâu nhạt ở tâm EES Batt aS: ru M

Vu Vang sữa vòng ở tâm +

Khuẩn lạc tròn, bóng, khuẩn lạc

Vụ; Trang tâm đục lớn, tâm nhô +

Mép răng cưa, khuẩn lạc lớn,

tạo ván ở mặt Oval kết đám +

Mép răng cưa, khuẩn lạc lớn, it

Tring tâm đục nếp nhăn +

Ô Nãnnhật Mặt tròn, phẳng, ráo, bóng Que kết chuỗi

đài.

| chủng

SVTH: NGUYÊN THỊ THIỆN Trang 29