Tiếp cận công nghệ sạch, nghiên cứu xử lý, tái chế bùn thải sinh học thành nguyên liệu tạo ra chế phẩm vi sinh vật hữu ích phục vụ cho nông lâm nghiệp

VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ TIẾP CẬN CÔNG NGHỆ SẠCH, NGHIÊN CỨU XỬ LÝ, TÁI CHẾ BÙN THẢI SINH HỌC THÀNH NGUYÊN LIỆU TẠO RA CHẾ PHẨM VI SINH VẬT HỮU ÍCH PHỤC VỤ CHO NÔNG LÂM NGHIỆP CNĐT : NGUYỄN HỒNG KHÁNH 9321 HÀ NỘI – 2012 MỤC LỤC MỤC LỤC i  DANH MỤC HÌNH v  DANH MỤC CHỮ VIÊT TẮT vii  MỞ ĐẦU 1  CHƯƠNG 1.  TỔNG QUAN 5  1.1  Khái quát bùn thải sinh học 5  1.1.1  Nguồn phát sinh bùn thải sinh học 5  1.1.2  Lượng bùn thải sinh học phát sinh 5  1.1.3  Đặc tính bùn thải sinh học 6  1.2  Các biện pháp nâng cao giá trị bùn thải sinh học Thế giới 10  1.3  Các kỹ thuật tiền xử lý bùn thải sinh học thành nguyên liệu thô ni cấy vi sinh vật hữu ích 12  1.3.1  Phương pháp nhiệt phân: 12  1.3.2  Phương pháp hóa học: 13  1.4  Các giá trị bùn thải sinh học 14  1.4.1  Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học 15  1.4.2  Nguyên liệu nuôi cấy chủng vi khuẩn cố định nitơ 16  1.4.3  Chất keo tụ sinh học 17  1.5  Tình hình quản lý sử dụng BTSH Việt Nam 18  1.5.1  Khái quát tình hình xử lý nước thải đô thị công nghiệp 18  1.5.2  Tình hình quản lý sử dụng BTSH Việt Nam 19  CHƯƠNG 2.  PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20  2.1  Phương pháp nghiên cứu tổng quan 20  2.2  Phương pháp điều tra, khảo sát xây dựng sở liệu đặc tính bùn thải 21  2.1.1  Lựa chọn đối tượng (loại) BTSH 21  2.1.2  Xây dựng biểu mẫu thu thập thông tin 22  2.1.3  Phương pháp đánh giá trạng hoạt động sản xuất nhà máy 22  2.1.4  Phương pháp đánh giá trạng hoạt động hệ thống xử lý nước thải bùn thải 23  2.1.5  Phương pháp lấy mẫu nước thải 24  2.1.6  Phương pháp lấy mẫu bùn thải 24  2.1.7  Phương pháp phân tích mẫu nước thải bùn thải .25  2.1.8  Phương pháp so sánh 27  2.2  Phương pháp xử lý bùn thải thành ngun liệu ni cấy vi sinh hữu ích 27  2.2.1  Kỹ thuật xử lý bùn thải sinh học kỹ thuật thay đổi pH (axit, kiềm) 27  i 2.2.2  Kỹ thuật xử lý bùn thải sinh học phương pháp nhiệt học 28  2.2.3  Kỹ thuật xử lý bùn thải sinh học phương pháp ơxy hố .29  2.2.4  Kỹ thuật xử lý bùn thải sinh học phương pháp thủy phân 30  2.3  Phương pháp nuôi cấy vi sinh bùn thải 31  2.3.1  Phương pháp chuẩn bị chủng giống 31  2.3.2  Qui trình ni cấy vi sinh vật 31  2.3.3  Phương pháp phân tích sinh học .32  CHƯƠNG 3.  KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ 34  3.1. Xây dựng sở liệu bùn thải sinh học 34  3.1.1  Lựa chọn địa điểm khảo sát .34  3.1.2  Hiện trạng nhóm ngành sản xuất bia, chế biến nơng sản thực phẩm Việt Nam 34  3.1.3  Hiện trạng hoạt động hệ thống XLNT bùn thải khảo sát 42  3.1.4  Tổng hợp số đợt khảo sát số mẫu lấy 06 trạm XLNT 54  3.1.5  Kết phân tích mẫu nước thải bùn thải 56  3.1.6  Đánh giá trạng hệ thống xử lý nước thải bùn thải 92  3.2. Nâng cao lực nghiên cứu 108  3.2.1  Chương trình đào tạo Canada 108  3.2.2  Thực tập kỹ thuật xử lý bùn thải Học viên Nguyễn Viết Hoàng 113  3.2.3  Thực tập kỹ thuật nuôi cấy vi sinh Học viên Đặng Thị Mai Anh 123  3.2.4  Thực hành qui trình lên men qui mơ pilot Học viên Trần Hà Ninh Canada 137  3.3. Trao đổi khoa học cấp chuyên gia Việt Nam Canada 142  3.3.1  Chuyên gia Việt Nam sang Canada 142  3.3.2  Chuyên gia Canada sang Việt Nam 143  3.4. Đánh giá triển vọng tái sử dụng bùn thải thành nguyên liệu nuôi cấy vi sinh vật hữu ích 145  3.4.1  Tạo chế phẩm sinh học ứng dụng nông lâm nghiệp 145  3.4.2  Tạo chất keo tụ sinh học 149  3.5. Xây dựng định hướng nghiên cứu 149  3.5.1  Một số cơng trình liên quan đến việc tận dụng bùn thải công bố 149  3.5.2  Định hướng nghiên cứu 150  3.5.3  Danh mục đề xuất Nhiệm vụ 151  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 152  TÀI LIỆU THAM KHẢO 160  ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần chất rắn bùn thải 06 trạm XLNT Canada [19] .6 Bảng 1.2: Thành phần chất rắn bùn thải trạm XLNT Quebec [13] Bảng 1.3: Thơng số hóa học bùn thải 06 trạm XLNT Canada [19] Bảng 1.4 Thông số hóa học bùn thải 03 trạm XLNT Quebec [13] .8 Bảng 3.1: Nguồn phát sinh nước thải qui trình sản xuất bia 42 Bảng 3.2: Nguồn phát sinh nước thải sản xuất nước dứa đóng hộp 46 Bảng 3.3: Đặc tính nước thải trung bình 03 đợt lấy mẫu nước thải (đợt 1,2,3) đợt Tổng Cty Bia rượu NGK Hà Nội 56 Bảng 3.4: Nồng độ mẫu nước bổ sung bể kị khí bể trung gian .57 Bảng 3.5: Kết phân tích thành phần vi sinh vật 57 Bảng 3.6: Đặc tính trung bình bùn thải Tổng Cty Bia - Rượu - NGK Hà Nội .60 Bảng 3.7: Đặc tính nước thải trạm XLNT Công ty HABECO-ID 64 Bảng 3.8: Đặc tính bùn thải trung bình Cơng ty HABECO - ID 66 Bảng 3.9 : Kết phân tích mẫu nước 02 đợt lấy mẫu .69 Bảng 3.10 Mật độ vi sinh vật nước thải .70 Bảng 3.11: Kết phân tích mẫu bùn bể chứa 02 đợt lấy mẫu 72 Bảng 3.12 Kết phân tích vi sinh vật bùn thải 72 Bảng 3.13: Kết phân tích trung bình 03 đợt lấy mẫu .74 Bảng 3.14: Nồng độ trung bình mẫu đầu bể kị khí 76 Bảng 3.15: Nồng độ trung bình mẫu bùn bể ủ 03 đợt lấy mẫu .77 Bảng 3.16 : Kết trung bình mẫu sau 03 đợt lấy mẫu 80 Bảng 3.17: Nồng độ mẫu bổ sung 03 đợt lấy mẫu 81 Bảng 3.18: Đặc tính bùn thải trạm XLNT Trúc Bạch 83 Bảng 3.19: Đặc tính nước thải trung bình Nhà máy XLNT BTL– VT 86 Bảng 3.20: Nồng độ trung bình mẫu nước bổ sung 87 Bảng 3.21: Đặc tính trung bình mẫu bùn thải trạm XLNT BTL- VT .89 Bảng 3.22: Nồng độ nguyên tố kim loại giới hạn 02 trạm XLNTSH 92 Bảng 3.23: Bảng tổng hợp đánh giá kết chất lượng nước thải trước sau xử lý nhà máy điều tra khảo sát 104 Bảng 3.24: Bảng tổng hợp kết phân tích chất lượng bùn sinh học bể hiếu khí bể chứa 106 Bảng 3.25 So sánh kết dạng EPS sử dụng (phương pháp kiềm nhiệt) 115 Bảng 3.26 So sánh kết dạng EPS sử dụng (phương pháp axit nhiệt) 116 Bảng 3.27: So sánh kết dạng EPS sử dụng (phương pháp thủy phân) .117 Bảng 3.28 Tỷ lệ COD/BOD pha lỏng trước sau xử lý Fenton .122 Bảng 3.29: Ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý bùn lên trình sinh trưởng B.thuringiensis 130 Bảng 3.30 Kết ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý lên khả sinh trưởng Rhirobium 131 iii Bảng 3.31 Ảnh hưởng nguồn bùn bổ sung vào môi trường lên sinh trưởng phát triển hai chủng Rhizobium phân lập 135 Bảng 3.32 Mật độ tế bào hai chủng vi khuẩn Rhizobium nuôi cấy môi trường bùn thải 137 Bảng 3.33 Đặc tính bùn thải trạm XLNT Việt Nam Canada 146 Bảng 3.34: Tổng hợp 03 đề xuất nhiệm vụ 151 iv DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 : Kỹ thuật xử lý BTSH kỹ thuật thay đổi Ph 28 Hình 2.2: Kỹ thuật xử lý BTSH phương pháp nhiệt học 29 Hình 2.3: Kỹ thuật xử lý BTSH phương pháp ơxi hóa .30 Hình 2.4: Kỹ thuật xử lý BTSH phương pháp thủy phân 31 Hình 2.5: Qui trình ni cấy vi sinh vật 32 Hình 3.1: Sơ đồ dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc kèm dịng thải .40 Hình 3.2: Sơ đồ dây chuyền XLNT Tổng Cty CP Bia -Rượu- NGK Hà Nội .43 Hình 3.3: Một số hình ảnh minh hoạ công đoạn xử lý bùn .44 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý dây chuyền XLNT Cơng ty HABECO-ID 45 Hình 3.5 : Một số hình ảnh minh họa cơng đoạn xử lý bùn 46 Hình 3.6: Sơ đồ dây chuyền xử lý nước thải Cty CPTPXK Đồng Giao .47 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống XLNT Công ty Kinh Đô Miền Bắc 49 Hình 3.8 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống XLNT Trúc Bạch .51 Hình 3.9: Một số hình ảnh cơng đoạn xử lý bùn 52 Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý hệ thống XLNT Nhà Máy BTL-VT thực tế 53 Hình 3.11: Sơ đồ qui trình xử lý bùn Nhà máy XLNT BTL – Vân Trì 53 Hình 3.12: Một số hình ảnh nhà xử lý bùn 54 Hình 3.13 Phía bể kị khí .59 Hình 3.14: Thành phần % VSS BTSH Tổng Cty HABECO 61 Hình 3.15: Đồ thị minh họa nồng độ TKN, TN, TP 03 mẫu bùn 62 Hình 3.16: Nồng độ nguyên tố kim loại nhóm mẫu bùn 63 Hình 3.17: Đồ thị minh họa nồng độ kim loại giới hạn 63 Hình 3.18: Minh họa mẫu bùn NT 3-2 khó lắng 65 Hình 3.19: Đồ thị minh họa nồng độ trung bình thành phần TKN, TN, TP 67 Hình 3.20: Nồng độ kim loại nhóm mẫu bùn bia Hà Nội Hưng Yên 68 Hình 3.21: Nồng độ kim loại nhóm mẫu bùn Cty HABECO-ID .69 Hình 3.22: Nồng độ kim loại mẫu nước đầu vào, bể hiếu khí, đầu 71 Hình 3.23: Nồng độ kim loại nhóm mẫu bùn Cty CPTPXK Đồng Giao 73 Hình 3.24: Nồng độ kim loại nhóm bùn thải Cty Dứa Đồng Giao 74 Hình 3.25: Nồng độ kim loại nhóm nguồn bùn khác 74 Hình 3.26: Đồ thị minh họa nồng độ nguyên tố kim loại nhóm 79 Hình 3.27: So sánh nồng độ kim loại nhóm nhóm nhà máy CBNSTP .80 Hình 3.28: Nồng độ kim loại nhóm mẫu bùn Trúc Bạch 85 Hình 3.29: Nồng độ kim loại giới hạn mẫu bùn Trúc Bạch 85 Hình 3.30: Đồ thị nồng độ kim loại nhóm mẫu bùn BTL-VT 91 Hình 3.31: Một số hình ảnh đợt 95 Hình 3.32: Một số hình ảnh bể hiếu khí bể lắng đợt .95 Hình 3.33: Những vấn đề gặp phải hệ thống XLNT Kinh Đô Miền Bắc .99 Hình 3.34: So sánh thành phần TN,TP mẫu bùn trạm XLNTSH 102 v Hình 3.35: Hoạt tính keo tụ kaolin 03 dạng EPS ( phương pháp kiềm nhiệt) 116 Hình 3.36: Hoạt tính keo tụ kaolin 03 dạng EPS (phương pháp axit nhiệt) 117 Hình 3.37: Hoạt tính keo tụ kaolin 03 dạng EPS (phương pháp thủy phân) 118 Hình 3.38: Biến đổi hàm lượng chất pha lỏng sau tiền xử lý bùn bia môi trường axit 119 Hình 3.39: Biến đổi hàm lượng chất pha lỏng sau tiền xử lý bùn Trúc Bạch môi trường axit 120 Hình 3.40: Biến đổi hàm lượng chất pha lỏng sau tiền xử lý bùn bia môi trường kiềm 120 Hình 3.41: Biến đổi hàm lượng chất pha lỏng sau tiền xử lý bùn Trúc Bạch môi trường kiềm 121 Hình 3.42 Biến đổi hàm lượng chất pha lỏng sau tiền xử lý (t=30 phút) 121 Hình 3.43 Biến đổi hàm lượng chất pha lỏng sau tiền xử lý (t=60 phút) 122 Hình 3.44: Minh họa thí nghiệm phương pháp tiền xử lý khác 124 Hình 3.45 Ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý đến số lượng tế bào, 125 Hình 3.46: Ảnh hưởng pH dịch ni cấy lên khả sinh trưởng sinh độc tính B.thuringiensis .126 Hình 3.47 Ảnh hưởng điều kiện nuôi cấy lên khả sinh trưởng, phát triển hình thành độc tính delta-endotoxin B.thuringiensis 127 Hình 3.48 Biểu đồ biểu diễn mật độ tế bào, bào tử thí nghiệm 130 Hình 3.49: Biểu đồ biểu diễn mật độ tế bào, bào tử phương án TN 133 Hình 3.50 Ảnh hưởng tỷ lệ bùn lên khả sinh trưởng Rhi4 136 Hình 3.51 Ảnh hưởng tỷ lệ bùn lên khả sinh trưởng Rhi5 136 vi DANH MỤC CHỮ VIÊT TẮT A2O Hệ kị khí – thiếu khí – hiếu khí AO BVMT BOD Hệ kị khí – hiếu khí Bảo vệ mơi trường Nhu cầu oxy hóa hóa học (mgO2/l) BTNMT BTSH BVTV Bộ Tài nguyên Môi trường Bùn thải sinh học Bảo vệ thực vật CBNSTP Chế biến nông sản thực phẩm CHC Chất hữu COD Nhu cầu oxy hóa hóa học (mgO2/l) CSDL EPA Cơ sở liệu Tiêu chuẩn phân tích Cục quản lý môi trường Mỹ MLSS PAC PTN Hàm lượng sinh khối - Mixed liquid suspended solid Poly-Aluminum chloride Phịng thí nghiệm QCVN SPKH SS SX TCVN TDS Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Sản phẩm khoa học chất rắn lơ lửng (mg/L) Sản xuất Tiêu chuẩn Việt Nam Tổng chất rắn hòa tan (mg/L) TKN TOC TC TP TSA Tổng nitơ Kiejdal (mgN/l) Tổng cacbon hữu (mg/L) Tổng cacbon Tổng photpho Trypton soy bean broth TSB VS VKKK Trypton soy bean agar Hàm lượng rắn bay Vi khuẩn kỵ khí XLNT YMB Xử lý nước thải Yeast malt broth vii MỞ ĐẦU Trong khoảng 20 năm đổi kinh tế nước ta phát triển mạnh, bên cạnh phát triển chóng mặt ngành cơng nghệ viễn thơng, tin học ngành công nghệ chế biến lương thực thực phẩm phát triển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu sống Tuy nhiên bên cạnh thành tựu đạt sản lượng tăng, số lượng mặt hàng ngày phong phú, chất lượng hàng hóa ngày cải thiện vấn đề xúc chất thải cho mơi trường bùn thải phát sinh từ trạm xử lý nước thải ngành công nghiệp từ ngành chế biến nông sản thực phẩm, ngành tiêu thụ nhiều nước sinh lượng nước thải lớn sau chế biến Ngoài nước thải sinh hoạt vấn đề cần xem xét khối lượng chất lượng Hiện Việt Nam, ngành chế biến nơng sản thực phẩm có nhiều cơng trình nghiên cứu cơng nghệ xử lý nước từ trạm xử lý nước xây dựng vào hoạt động để xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất bia, mì chính, chế biến tinh bột, chế biến nơng sản Tuy nhiên, quan tâm đến vấn đề xử lý nước chưa có nghiên cứu vấn đề xử lý bùn thải sinh từ trạm xử lý Bùn thải sau xử lý (tách nước) phần lớn thu gom chuyển đến bãi chơn lấp dùng làm phân bón cho trồng hạn chế, chưa có kiểm tra tính độc chúng, mà chưa có cơng nghệ thích hợp để xử lý chúng Như biết q trình xử lý cơng nghệ bùn hoạt tính khoảng 30 40% chất hữu có nước thải chuyển sang dạng bùn Đây khối lượng khơng nhỏ, khơng có giải pháp xử lý thích hợp tái nhiễm môi trường trở lại, trở thành trở ngại cho doanh nghiệp Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, vi sinh vật có vai trị quan trọng Nhiều quy trình cơng nghệ xử lí nhiễm mơi trường xây dựng sở tham gia tích cực vi sinh vật, bao gồm: xử lý rác thải, nước thải, phân hủy chất độc hại, cải tạo, phục hồi môi trường Nhưng cơng nghệ sẵn có Thế giới, công nghệ sinh học đưa lượng chất thải định trạng thái thông thường vật chất (rắn, lỏng, khí) Như vậy, cơng nghệ sinh học có đóng góp nhiều cơng nghệ mơi trường, cần có nghiên cứu tiếp để đáp ứng nhu cầu làm cách tự nhiên môi trường Trong lĩnh vực sinh học này, công nghệ vi sinh vật môi trường phương pháp tiếp cận nghiên cứu tốt Thế giới giảm thiểu dần đến triệt tiêu chất thải người tạo Rất nhiều dự án nghiên cứu chế phẩm vi sinh xử lý chất thải thành công, Nhật Bản, Canada, Đức v.v Các nghiên cứu khoa học lĩnh vực vi sinh vật môi trường tập trung nghiên cứu phân tách từ vi sinh tự nhiên hay tạo chủng, giống vi sinh vật mới, có khả ni dưỡng thành chế phẩm sinh học nhằm giải triệt để vấn đề chất ô nhiễm nước thải, rác thải mà công nghệ sinh học trước chưa làm kĩ thuật sinh học kỵ khí, hiếu khí chúng để lại chất thải Công nghệ coi loại cơng nghệ mà có khơng chất thải Điều có nghĩa chất thải cần đổ bỏ nghiên cứu để tái sử dụng tái chế lại thành sản phẩm có hiệu kinh tế Cơng nghệ sử dụng bùn thải trạm xử lý nước thải (thông thường coi chất thải cần chôn lấp trước đây) để tạo chế phẩm vi sinh có ích làm tăng khả tự bảo vệ đất trồng mũi nhọn nghiên cứu Thế giới Quá trình mang nhiều ý nghĩa cho môi trường giảm thiểu lượng bùn thải phải chôn lấp, tạo nguồn nguyên liệu có giá thành rẻ, qua góp phần hướng tới sản xuất nông lâm nghiệp mà vi sinh vật hữu ích nhóm vi sinh cố định đạm, nhóm vi sinh có khả sinh độc tính trừ sâu hại có khả phát triển tốt môi trường bùn thải sinh học Để thực trình tạo thêm giá trị cho bùn thải sinh học, kết hợp hai ngành: vi sinh vật môi trường công nghệ môi trường hướng tiếp cận mới, mang tính bền vững thân thiện với môi trường Hướng nghiên cứu phát triển trung tâm ETE GS Rajeshwar Dayal Tyagi Viện nghiên cứu khoa học quốc gia Québec (INRS) – Canada Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu cơng bố GS Tyagi sử dụng bùn thải - Làm gia tăng giá trị bùn thải trạm xử lý nước thải, biến bùn thành sản phẩm hữu ích phục vụ cho sản xuất nông nghiệp phát triển bền vững góp phần làm giảm hiệu ứng khí thải nhà kính bùn thải tạo khơng có cơng nghệ xử lý thích hợp Thời gian thực hiện: 1/2012- 12/2014 (36 tháng) Thuộc chương trình: Khoa học cơng nghệ phục vụ phịng tránh thiên tai, bảo vệ mơi trường sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên B ĐỀ XUẤT THỨ HAI Tên đề tài: Khảo sát nghiên cứu, thử nghiệm chế phẩm sinh học phục vụ cho phòng chống nấm bệnh cao su Chủ nhiệm nhiệm vụ: PGS TS Nguyễn Hồng Khánh Cơ quan chủ trì: Viện Cơng nghệ môi trường - Viện khoa học Công nghệ Việt Nam Thời gian thực hiện: 03 năm Dự kiến kinh phí: 4.500.000.000 đồng (Bốn tỷ năm trăm triệu đồng) Mục tiêu đề tài Hạn chế lây lan tăng cường khả chống nấm bệnh cao su, đồng thời làm giảm ô nhiễm môi trường chế phẩm sinh học nuôi cấy môi trường bùn thải sinh học Sự cần thiết phải thực đề tài: Nước ta mạnh sản xuất công nghiệp lâu năm đất đai, khí hậu hệ sinh thái trồng đa dạng Các công nghiệp lâu năm gồm: cà phê, cao su, chè, điều, tiêu… thích hợp với nhiều vùng, nhiều địa phương Phát triển công nghiệp lâu năm mạnh nông nghiệp nước ta để phục vụ yêu cầu nguyên liệu cho công nghiệp chế biến xuất Trong 22 năm đổi mới, năm 1995 - 2007, sản xuất cơng nghiệp lâu năm liên tục phát triển tồn diện, tăng trưởng nhanh mở rộng diện tích thâm canh tăng suất, tăng sản lượng Năm 2007, diện tích cơng nghiệp lâu năm nước đạt 1.797 nghìn ha, tăng 321 nghìn (21,7%) so với năm 2001 tăng 894 nghìn (99,1%) so với năm 1995 Sản lượng hầu hết công nghiệp lâu năm tăng mạnh, gắn với xuất cà phê, cao su, chè, điều, hồ tiêu Tuy nhiên, Việt Nam đất nước nóng ẩm thuận lợi cho vi sinh vật phát triển nên loại công nghiệp thường xuất bệnh vi sinh vật Bệnh thường xuất chè: bệnh thối búp, chấm xám, phồng Bệnh điều, hồ tiêu: bệnh thư lá, hạt, chồi; bệnh đốm khô;… Bệnh cao su bị gây chủ yếu nấm Vì vậy, phịng trị bệnh cho cơng nghiệp có ý nghĩa quan trọng việc tăng suất trồng Các loại cao su, cà phê, hồ tiêu cơng nghiệp đóng góp nhiều cho phát triển kinh tế Việt Nam nói chung khu vực Tây Nguyên nói riêng, đó, cao su chiếm vị trí quan trọng Ơng Hồ Xn Hùng, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, kiêm Chủ tịch Hội đồng Quản trị Tập đồn Cơng nghiệp Cao su Việt Nam cho biết, theo kế hoạch đến năm 2010 Việt Nam có khoảng 700 000 cao su đến năm 2015 diện tích cao su đạt 800.000 Riêng năm 2009, diện tích trồng đạt khoảng 37.000 Năng suất mủ cao su bình quân Việt Nam đạt 1,8 tấn/ha Năm 2009 khủng hoảng kinh tế, giá cao su thấp đến thời điểm này, kim ngạch xuất đạt xấp xỉ tỷ USD [4] Cao su cơng nghiệp lâu năm, có chu kỳ khai thác 20 – 25 năm nên việc phòng trị bệnh cho giữ vai trò quan trọng Bệnh cao su chủ yếu nấm gây thấy bệnh gây vi khuẩn, vius tuyến trùng Hơn Việt Nam nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa (nóng ẩm) nên thuận lợi cho loại nấm gây bệnh phát triển Các bệnh thường gặp cao su: Bệnh phấn trắng nấm Oidium heveae Steinm thường xuất khoảng tháng 11 – hàng năm, bệnh có khả làm giảm 10 – 15% sản lượng mủ; Bệnh rụng mùa mưa nấm Phytophthora botryosa; Bệnh rụng Corynespora nấm Corynespora cassiicola; Bệnh nấm hồng nấm Corticium salmonicolor gây hại cho cao su từ – 12 năm tuổi, bệnh chủ yếu công vỏ xuất vào khoảng tháng – 11 hàng năm; Bệnh nứt vỏ nấm Botryodiploidia; Bệnh loét sọc mặt cạo nấm Phytophora palmivora bệnh chủ yếu xuất vào mùa mưa, bệnh làm hủy hại mặt cạo làm giảm sản lượng Hiện nay, người dân sử dụng loại thuốc hóa học (như: Hecwin 5SC, Hexavil 5SC (thuốc gốc đồng), Carbenvil 50SC, Hexado 155SC, Vimonyl 72BTN, Validamycin, Fosol 50SC, Carbenzim 500FL, Fortazeb 72WP, Ridomil MZ 72WP, Fruvit 66WP) để chữa phát bệnh mà chưa ý đến biện pháp phòng bệnh Việc sử dụng loại thuốc hóa học gây hại cho mơi trường sinh thái Hơn nữa, khu vực trồng cao su thường khu vực trung du miền núi nên hóa chất dễ lan truyền môi trường gây tác hại diện rộng Trichoderma xếp vào nhóm nấm bất tồn sống hoại sinh đất, gỗ mục xác bã thực vật Trichoderma có khả phân hủy cellulose lignin (nhưng mức độ cellulose) Ngồi tính chất phân hủy trên, tính đối kháng Trichoderma biết đến từ lâu, vào năm 1887 Tuy nhiên, nghiên cứu chuyên sâu tính đối kháng khả ứng dụng phương thức chống lại tác nhân gây bệnh trồng bắt đầu nghiên cứu vào khoảng chiến Năm 1952, Wood thơng báo tính đối kháng Trichoderma viride nấm bệnh rau diếp Botrytis cinerea Ngày nay, người ta biết sử dụng Trichoderma để bảo vệ trồng khỏi bệnh nấm rễ (như Pythium, Fusarium, Rhizoctonia; Phytophthora ) bệnh phần mặt đất (như Botrytis cinerea) Trichoderma có khả đối kháng với nấm bệnh nhờ vào nhiều "hoạt động" khác nhau, chúng sử dụng như: Kháng sinh: Chúng tạo chất có hoạt tính tương tự "thuốc kháng sinh" có tác dụng kìm hãm tăng trưởng tác nhân gây bệnh; Cạnh tranh: Trichoderma sử dụng nguồn tài nguyên (dinh dưỡng, không gian sống) với sinh vật gây bệnh Trichoderma "xâm chiếm" môi trường trước tác nhân không mong muốn đến ký sinh: Tức giết chết loài gây bệnh cách xâm nhập vào bên loài nấm gây hại và/hoặc tiết chất (enzyme) để phân hủy chúng Hoạt động đối kháng Trichoderma mang tính phịng ngừa nhiều hơn, Trichoderma hoạt động hiệu “định cư” trước lồi nấm bệnh xâm nhập, cho phép tạo thành lớp măng sơng bảo vệ vùng rễ tránh khỏi xâm nhập nấm bệnh Một “định cư” Trichoderma giúp trồng phát triển mà không bị nấm bệnh cơng Vì vậy, nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học phòng số bệnh nấm cho cao su mang ý nghĩa khoa học thực tiễn Thêm nữa, việc tái sử dụng bùn thải sinh học từ hệ xử lý làm môi trường nuôi cấy Trichodemar góp phần trực tiếp làm giảm nhiễm mơi trường gây chôn lấp bùn thải, đồng thời gián tiếp ngăn ngừa ô nhiễm môi trường làm giảm lượng hóa chất sử dụng q trình chữa bệnh cho cao su Nội dung đề tài: - Khảo sát tình hình xác định chủng nấm bệnh cao su khu vực Tây Nguyên - Phân lập tuyển chọn chủng vi nấm Trichodemar có tác dụng ức chế phát triển số loài nấm bệnh cao su - Nghiên cứu đặc điểm sinh học điều kiện nuôi cấy để thu nhận bào tử nấm Trichodemar - Nghiên cứu sử dụng bùn thải sinh học trạm xử lý nước thải chế biến thực phẩm làm nguyên liệu thô để nuôi cấy thu nhận bào tử nấm Trichodemar - Xây dựng qui trình sản xuất chế phẩm vi nấm Trichodemar sử dụng bùn thải sinh học - Thử nghiệm hiệu chế phẩm việc hạn chế lây lan phòng chống nấm bệnh cao su Dự kiến kết đạt được: - - chủng nấm thuộc chi Trichodemar có tác dụng ức chế số lồi nấm bệnh cao su - Qui trình cơng nghệ sử dụng bùn thải sinh học để tạo chế phẩm nấm Trichdemar C ĐỀ XUẤT THỨ BA ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ ĐỀ XUẤT ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỘC LẬP CẤP VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Họ tên cá nhân, tập thể đơn vị đề xuất: Nguyễn Viết Hồng Đơn vị cơng tác: Phịng Giải pháp cơng nghệ cải thiện mơi trường, Viện Công nghệ môi trường Tên Đề tài: Giảm thiểu ô nhiễm môi trường nâng cao khả tái sử dụng bùn thải sinh học chất keo tụ sinh học Thuộc lĩnh vực khoa học – công nghệ: Cơng nghệ mơi trường Tính cấp thiết, u cầu cần thiết tiến hành đề tài Bùn thải từ hệ thống xử lý sinh học dạng chất thải phụ cần xử lý Bùn thải thường ép xử lý tiếp phương pháp đốt, chôn lấp, làm phân vi sinh hay làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật hữu ích Trong giai đoạn ép bùn, lượng lớn hóa chất keo tụ (phèn sắt, phèn nhôm, polyme v.v.) bổ sung Sự diện chất hóa học bùn thải sau ép gây tác động thứ cấp tới môi trường bùn thải sử dụng cho mục đích cải tạo đất nơng lâm nghiệp (Hébert, 2004) Vì vậy, số kỹ thuật khác siêu âm nghiên cứu để thay cho phương pháp keo tụ hóa học Tuy nhiên, khả áp dụng cịn hạn chế cơng nghệ phức tạp giá thành cao Một hướng tiếp cận năm gần để thay chất keo tụ hóa học sử dụng chất keo tụ sinh học tạo chủng vi khuẩn sinh EPS (Extracellular Polymetric Substances) EPS hợp chất polymer hữu ngoại bào sinh chủng vi sinh vật Ngồi chức bảo vệ tế bào, EPS cịn đóng vai trị chất liên kết tế bào vi sinh nhằm tạo điều kiện cho trình tạo bùn sinh học EPS nghiên cứu thành công để keo tụ nước thải (Wen-Xin Gong cộng sự, 2007; Deng cộng sự, 2005; Zouboulis cộng sự, 2004; S.B Deng cộng sự, 2003; Zhang cộng sự, 2002) Khả sử dụng EPS keo tụ bùn thải bắt đầu GS R.D Tyagi (INRS) nghiên cứu, ông cố vấn khoa học Nghị định thư hợp tác Canada Việt Nam vấn đề nâng cao giá trị bùn thải sinh học, đề tài PGS.TS Nguyễn Hồng Khánh làm chủ nhiệm (2010 – 2011) Trong khuôn khổ Nghị định thư, cán đề tài có hội làm việc nhóm nghiên cứu GS Tyagi vấn đề keo tụ bùn thải EPS với vai trò thành viên nghiên cứu thời gian tháng Mặc dù, nghiên cứu khởi động kết đạt khả quan tổng hợp, công bố hội thảo nghiên cứu chất lượng nước, Burlington, 2011 Tháng 12/2010, đại diện Viện Công nghệ môi trường, PGS.TS Nguyễn Hồng Khánh ký biên ghi nhớ với GS R.D Tyagi, Viện Nghiên cứu khoa học quốc gia Quebec (INRS) G.S Tyagi cung cấp toàn chủng vi khuẩn sinh EPS phân lập Canada chuyên gia hỗ trợ tư vấn khoa học trình thực nghiên cứu khả sử dụng chất keo tụ sinh học để keo tụ bùn thải Việt Nam (song song với nghiên cứu Canada) Một đổi nghiên cứu chủng vi sinh vật sinh EPS nuôi cấy bùn thải sinh học, đối tượng cần xử lý Dựa khoa học tính cấp thiết vấn đề đặt ra, tập thể nghiên cứu đề xuất đề tài nghiên cứu sử dụng chất keo tụ sinh học tạo chủng vi sinh vật sinh EPS nuôi cấy môi trường làm từ bùn thải để keo tụ bùn thải sinh học nhờ giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng nâng cao khả tái sử dụng bùn thải cho mục đích Mặc dù, hướng cứu với cố vấn khoa học PGS.TS Nguyễn Hồng Khánh (Viện Công nghệ môi trường), GS R.D Tyagi (Viện nghiên cứu quốc gia Quebec), lực nghiên cứu có người lẫn sở vật chất, đề tài có khả đạt được kết tích cực Mục tiêu đề tài - Giảm thiểu, thay chất keo tụ hóa học sử dụng trình xử lý bùn thải nhằm hướng tới công nghệ xử lý bùn thải thân thiện với môi trường - Giảm thiểu ô nhiễm môi trường cách tái sử dụng bùn thải Những nội dung nghiên cứu chủ yếu 1) Lựa chọn chủng vi sinh vật phù hợp để tạo chất keo tụ sinh học Sàng lọc để lựa chọn khoảng chủng vi sinh vật sinh EPS 12 chủng cung cấp GS R.D Tyagi, INRS 2) Nghiên cứu ảnh hưởng cation hòa tan nước tới hiệu keo tụ 3) Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện ni cấy tới hoạt tính suất chất keo tụ sinh học Điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng tới tính chất, suất hoạt tính chất keo tụ sinh học, đó, thí nghiệm thực nhằm xác định điều kiện nuôi cấy phù hợp để tạo chất keo tụ có hoạt tính cao 4) Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian điều kiện lưu giữ chất keo tụ sinh học tới hoạt tính keo tụ 5) Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật sinh EPS Kế thừa kết nghiên cứu nghị định thư hợp tác với Canada, bùn thải lấy từ hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lựa chọn để tạo nguyên liệu làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật tạo EPS Để tạo môi trường nuôi cấy cho vi khuẩn tạo EPS, phương pháp tiền xử lý sau thử nghiệm: - Phương pháp nhiệt: nhiệt phân, axit nhiệt kiềm nhiệt; - Phương pháp thay đổi pH: axit kiềm; - Phương pháp sinh học: phân hủy bùn mơi trường yếm khí; Tốc độ tăng trưởng vi sinh vật sinh EPS tổng lượng EPS tạo thành dùng để đánh giá lựa chọn phương pháp tiền xử lý phù hợp 6) Thử nghiệm bùn thải sinh học thực tế phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải: Những nội dung nghiên cứu thực bao gồm: - Đánh giá hiệu keo tụ sử dụng chất keo tụ sinh học - Đánh giá hiệu sử dụng hỗn hợp chất keo tụ sinh học hóa học - Tính tốn hiệu kinh tế phương pháp Ghi chú: để đánh giá hiệu keo tụ thí nghiệm nêu hai thơng số sử dụng hiệu loại bỏ độ đục CST (thời gian hút mao dẫn) Những sản phẩm, kết dự kiến - 04 chủng vi sinh vật tạo chất keo tụ sinh học có hiệu keo tụ cao với đối tượng bùn thải cụ thể: hiệu xử lý độ đục đạt 70%, khả loại nước bùn tăng (CST