Nghiên cứu xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún bằng chế phẩm vi sinh vật

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT BÚN BẰNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT Người hướng dẫn : TS Nguyễn Thế Trang Sinh viên thực : Nguyễn Phi Khánh Lớp : MT CNSH 12 - 01 Khóa : 19 HÀ NỘI, 2016 LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Nguyễn Thế Trang Phòng Công nghệ vật liệu sinh học, Viện Công nghệ sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tận tình hướng dẫn, dìu dắt giúp đỡ trình nghiên cứu hoàn thành khóa luận Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo Khoa Công nghệ sinh học, Viện Đại học Mở Hà Nội tận tình hướng dẫn bảo khoảng thời gian học tập trường Tôi xin gửi lời cảm ơn tới tập thể khoa học Phòng Công nghệ vật liệu sinh học, Viện Công nghệ sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện, giúp đỡ thời gian thực khóa luận Bên cạnh đó, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè người thân ủng hộ, động viên khích lệ suốt trình học tập để có kết ngày hôm Với lòng biết ơn sâu sắc, xin chân trọng cảm ơn tất giúp đỡ quý báu đó! Hà Nội, tháng năm 2016 Sinh viên Nguyễn Phi Khánh i MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC .ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH .vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1.1 Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải hữu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải hữu Việt Nam 1.2 THỰC TRẠNG MÔI TRƯỜNG LÀNG NGHỀ PHỦ LÝ 1.3 THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC THẢI HỮU CƠ 1.3.1 Tinh bột nước thải 1.3.2 Protein nước thải 1.3.3 Xenluloza nước thải 1.3.4 Hemixenluloza nước thải 10 1.3.5 Một số vi sinh vật gây bệnh khác nước thải 10 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ 11 1.4.1 Phương pháp xử lý học 11 1.4.2 Phương pháp xử lý hóa học 11 1.4.3 Phương pháp xử lý sinh học 12 1.5 CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM 12 1.6 ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ 17 1.6.1 Các vi sinh vật thường dùng xử lý nước thải hữu 17 1.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng vi sinh vật trình xử lý nước thải 19 1.7 TIÊU CHÍ TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ 20 PHẦN II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 21 2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 22 ii 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22 2.1.2 Thiết bị hóa chất 22 2.1.3 Môi trường nuôi cấy 22 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật 23 2.2.2 Phương pháp phân loại 25 2.2.3 Phương pháp lên men, xử lý nước thải hữu sau hầm biogas 25 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu 27 PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 ĐĂC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT LỰA CHỌN CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ 28 3.1.1 Khả phân giải chất chủng nghiên cứu 28 3.1.2 Khả đối kháng chủng nghiên cứu 31 3.1.3 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc tế bào 32 3.1.4 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa 32 3.1.5 Phân loại theo Kit chuẩn hóa sinh API 50 CHB 34 3.2 TẠO CHẾ PHẨM VI SINH VẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ 42 3.2.1 Nhân giống tạo chế phẩm vi sinh xử lý nước thải hữu 42 3.2.2 Đánh giá biến động vi khuẩn 42 3.3 ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT BÚN 44 3.3.1 Đánh giá nước thải trước xử lý 44 3.3.2 Hiệu chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải sản xuất bún 46 3.3.3 Xây dựng quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất bún 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 55 iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa sinh hóa) BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường CFU Colony Forming Unit (Đơn vị hình thành khuẩn lạc) CMC Cacboxyl Methyl Cellulose COD Chemycal Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa hóa học) DO Dissolved Oxygen (Oxy hòa tan) DS Dissolved Solid (Chất rắn hòa tan) MPN Most Probable Number (Phương pháp định lượng vi sinh vật) IU International Unit (Đơn vị quốc tế) OD Optical Density (Mật độ quang) QCVN Quy chuẩn Việt Nam SBR Squencing Biological Reactor (Bể lọc sinh học mẻ) SS Suspended Solid (Chất rắn lơ lửng) SV30 Solid Vanlue 30 (Bùn lắng sau 30 phút) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TDS Total Dissolved Solids (Tổng chất rắn hòa tan) T-N Tổng nitơ T-P Tổng photpho TS Tổng hàm lượng chất rắn VSV Vi sinh vật iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1 Một số thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp 13 3.1 Khả phân giải CMC tinh bột chủng 29 3.2 Hàm lượng photpho môi trường sau ngày nuôi cấy 29 3.3 Hàm lượng nitơ môi trường sau thời gian nuôi cấy 30 3.4 Đặc điểm sinh học chủng vi khuẩn nghiên cứu 33 3.5 Khả sử dụng chất theo Kit API 50 CHB chủng vi khuẩn ĐX01 so sánh với loài bảng Index Kit 35 3.6 3.7 Khả sử dụng chất theo Kit API 50 CHB chủng vi khuẩn ĐX02 so sánh với loài bảng Index Kit Khả sử dụng chất theo Kit API 50 CHB chủng vi khuẩn ĐX03 so sánh với loài bảng Index Kit 37 40 3.8 Biến động vi khuẩn chế phẩm 42 3.9 Thành phần nước thải trước xử lý 44 3.10 Kết phân tích vi sinh vật cảm quan nước thải trước xử lý 45 3.11 Thành phần nước thải sản xuất bún sau xử lý 49 3.12 Kết phân tích vi sinh vật cảm quan nước thải sau xử lý 49 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang 3.1 Vòng phân giải CMC chủng vi khuẩn 28 3.2 Khả làm loãng gelatin chủng nghiên cứu 31 3.3 Khả đối kháng chủng nghiên cứu 31 3.4 Hình thái khuẩn lạc tế bào chủng vi khuẩn 32 3.5 Ảnh sử dụng Kit chuẩn CHB chủng vi khuẩn ĐX01 sau 48 nuôi 34 3.6 Ảnh sử dụng Kit chuẩn CHB chủng vi khuẩn ĐX02 sau 48 nuôi 37 3.7 Ảnh sử dụng Kit chuẩn CHB chủng vi khuẩn ĐX03 sau 48 nuôi 39 3.8 Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật 43 3.9 Xử lý nước thải quy mô phòng thí nghiệm 200 lít 46 3.10 Mẫu nước thải trước sau xử lý 47 3.11 Xác định số Coliforms theo phương pháp MPN 48 3.12 Xử lý nước thải quy mô thực tế m3 48 3.13 Quy trình xử lý nước thải quy mô m3 50 vi MỞ ĐẦU Ở Việt Nam làng nghề đóng vai trò đặc biệt quan trọng giúp người dân có sống ổn định mảnh đất quê hương Bên cạnh mặt tích cực, tình trạng ô nhiễm làng nghề lên tới mức báo động gây nhiều xúc cho xã hội việc hình thành phát triển làng nghề nước ta mang tính tự phát, với thiết bị chắp vá thiếu đồng bộ, công nghệ lạc hậu, ý thức bảo vệ môi trường thấp Tất hạn chế không ảnh hưởng tới phát triển làng nghề mà ảnh hưởng đến chất lượng môi trường làng nghề sức khỏe cộng đồng Một làng nghề chế biến lương thực truyền thống lâu năm làng nghề làm bún, miến xã Đinh Xá, thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam Nước thải làng nghề sản xuất bún chứa hàm lượng chất hữu cao, chủ yếu hợp chất cacbonhydrat, tinh bột, protein … chất dễ phân hủy, chuyển hóa sinh học; với hợp chất chứa nitơ dạng hữu (amin, axit amin…) dạng vô (NH4+, NO2- ) Sự có mặt hợp chất kể làm suy giảm chất lượng nguồn nước gây số bệnh nguy hiểm cho người Vì việc xử lý việc lựa chọn biện pháp xử lý cần thiết Từ thực tế trên, việc thực đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún chế phẩm vi sinh vật” cần thiết Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu, tuyển chọn chủng vi khuẩn phân lập để tạo chế phẩm có khả xử lý nước thải hữu ứng dụng xử lý nước thải sản xuất bún Nội dung nghiên cứu đề tài: + Nghiên cứu đặc điểm sinh học chủng vi sinh vật lựa chọn cho xử lý nước thải hữu sản xuất bún + Tạo chế phẩm vi sinh vật cho xử lý nước thải hữu sản xuất bún + Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải sản xuất bún phòng thí nghiệm mô hình thực tế Đinh Xá, Phủ Lý, Hà Nam Ý nghĩa khoa học đề tài: Đề tài nghiên cứu đặc điểm sinh hóa chủng vi sinh lựa chọn, tạo chế phẩm có ứng dụng thực tế việc xử lý nước thải sản xuất bún thành công, có tác dụng thay đổi mặt cảnh quan chất lượng nguồn nước thải, giải vấn đề môi trường làng nghề CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1.1 Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải hữu giới Phương pháp thứ cấp để xử lí nước thải cải tiến đáng kể y tế công cộng môi trường suốt thời gian đầu kỉ XX Gilbert cộng Đại học Manchester tiến hành trạm Thí nghiệm Lawrence Massachusetts liên quan đến sục khí vào nước thải bình phủ lớp tảo Các đồng nghiệp Fowler triển khai nghiên cứu Văn phòng công ty đường sông manchester công trình xử lý nước thải Davyhulme Họ sục khí liên tục cho nước thải vòng tháng kết đạt nitrat hóa hoàn toàn nguyên liệu mẫu Từ bùn hoạt hóa chất trình đặt tên bùn hoạt tính Kết công bố năm 1914, hai năm sau lần hệ thống quy mô đầy đủ với dòng chay liên tục lắp đặt Worcester [20] Vào cuối năm 1930, việc xử lý nước thải bùn hoạt tính trình chủ yếu sử dụng toàn giới Các nhà khoa học Thái Lan sử dụng nấm men Candida utilis CBS1517 có khả đồng hóa tốt loại đường axit hữu có nhiều thành phần nước thải để xử lý nước thải trình chế biến rau Kết sau 96 xử lý điều kiện phòng thí nghiệm COD giảm 89,9 % pH tăng từ 3,5 lên 8,5 [27] Trong nghiên Bortone G (1992) hiệu xử lý COD T-N trình SBR cấp nước lần đạt cao, tương ứng khoảng 93 % 88 ÷ 93 % Tải trọng COD T-N đạt cao 0,37 kg/(m³.ngày) 0,13 kg/(m³.ngày) [21] Nghiên cứu Chang Won Kim (2000) hiệu xử lý COD chế độ cấp nước lần đạt 57 ÷ 87 % Tải trọng COD T-N 1,0 kg/(m³.ngày) 0,2 kg/(m³.ngày) [22] Trong nghiên cứu Cheng cộng (2011) trình sục luân phiên cấp nước liên tục cho hiệu cao, COD 57 %, 25 Esculin + + + 26 Salicin + + + 27 Cellobioza + + + 28 Maltoza + + + 29 Lactoza + + + 30 Melibioza + + + 31 Saccaroza + + + 32 Trehaloza + + + 33 Inulin - - - 34 Melezitoza + + + 35 D-Raffinoza + + + 36 Amidon + + + 37 Glycogen + + + 38 Xylitol - - - 39 β Gentiobioza + + + 40 D-Turanoza - + + 41 D-Lyxoza - - - 42 D-Tagatoza - - - 43 D-Fucoza - - - 44 L-Fucoza - - - 45 D-Arabitol - - - 46 L-Arabitol - - - 47 Gluconat - + + 48 ceto-gluconat - - - 49 ceto-gluconat - - + Chú thích: -: phản ứng; +: có phản ứng Đối chiếu kết với API profile index, kết hợp với đặc điểm hình thái theo khoá phân loại vi khuẩn Bergey’s, cho thấy mức độ xác định chủng vi khuẩn ĐX03 thuộc Bacillus megaterium (% ID = 84,6 T = 0,76), ký hiệu B megaterium ĐX03 41 3.2 TẠO CHẾ PHẨM VI SINH VẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ 3.2.1 Nhân giống tạo chế phẩm vi sinh xử lý nước thải hữu Nhân giống cấp 1: chủng vi khuẩn B lichenifomis ĐX01, B subtilis ĐX02 B megaterium ĐX03 nuôi môi trường MPA, 30 °C, lắc 220 vòng/phút, 48 Nhân giống cấp 2: chủng vi khuẩn B lichenifomis NĐX01, B subtilis ĐX02 B megaterium ĐX03 nuôi môi trường MPA, 30 °C, Tỷ lệ tiếp giống %, lưu lượng khí: 0,7 lít KK/lít MT, 48 Lên men xốp: Các chủng vi khuẩn chất cám gạo, bột ngô, trấu nghiền sau khử trùng có độ ẩm ban đầu: 45 %, tỷ lệ tiếp giống %, thời gian nuôi xốp: 72 h, sau hong khô tạo chế phẩm vi sinh 3.2.2 Đánh giá biến động vi khuẩn Theo dõi biến động vi khuẩn theo thời gian cách lấy mẫu chế phẩm tiến hành kiểm tra mật độ vi sinh vật có chế phẩm qua tháng Kết ghi bảng 3.8 Bảng 3.8 Biến động vi khuẩn chế phẩm Nhóm vi sinh vật Bacillus Mật độ vi sinh vật CFU/g chế phẩm (tháng) Ban đầu 8,4 x108 3,5 x108 2,7 x108 2,6 x108 7,1 x108 Kết sau tháng chế phẩm đạt mật độ vi khuẩn theo tiêu chuẩn, cho thấy chế phẩm sử dụng tốt thời gian tháng Đánh giá an toàn độc tính cấp chế phẩm vi sinh vật sản xuất từ chủng vi khuẩn B lichenifomis NĐX01, B subtilis ĐX02 B megaterium ĐX03 với mật độ tế bào 108 chuột nuôi khu nuôi động vật Viện Công nghệ sinh học Theo kết nghiên cứu, chế phẩm tạo thành từ chủng vi khuẩn không gây độc tính cấp liều nghiên cứu, đạt yêu cầu sử dụng 42 Chủng B.licheniformis ĐX01 Nhân sinh khối cấp Môi trường MPA Thời gian nuôi 48h Nhiệt độ nuôi 30 oC Nhân nuôi máy lắc Nhân sinh khối cấp Môi trường sản xuất Thời gian nuôi 48h Nhiệt độ nuôi 30 oC Tỉ lệ tiếp giống 5% Lưu lượng khí 0,7 lít KK/ lít MT Nhân nuôi máy lắc Lên men xốp Cám gạo, bột ngô, vỏ trấu nghiền Độ ẩm ban đầu 45% Tỉ lệ tiếp giống: 5% Thời gian nuôi 72h Chủng B subtilis ĐX02 Nhân sinh khối cấp Môi trường MPA Thời gian nuôi 48h Nhiệt độ nuôi 30 oC Nhân nuôi máy lắc Nhân sinh khối cấp Môi trường sản xuất Thời gian nuôi 48h Nhiệt độ nuôi 30 oC Tỉ lệ tiếp giống 5% Lưu lượng khí 0,7 lít KK/ lít MT Nhân nuôi máy lắc Lên men xốp Cám gạo, bột ngô, vỏ trấu nghiền Độ ẩm ban đầu 45% Tỉ lệ tiếp giống: 5% Thời gian nuôi 72h Chủng B megaterium ĐX03 Nhân sinh khối cấp Môi trường MPA Thời gian nuôi 48h Nhiệt độ nuôi 30 oC Nhân nuôi máy lắc Nhân sinh khối cấp Môi trường sản xuất Thời gian nuôi 48h Nhiệt độ nuôi 30 oC Tỉ lệ tiếp giống 5% Lưu lượng khí 0,7 lít KK/ lít MT Nhân nuôi máy lắc Chất mang: cám, bột ngô, vỏ trấu ngiền Chất mang Kích thước 0,1 mm; pH 7, độ ẩm 10% Khử trùng 121 oC 30 phút Lên men xốp Cám gạo, bột ngô, vỏ trấu nghiền Độ ẩm ban đầu 45% Tỉ lệ tiếp giống: 5% Thời gian nuôi 72h Phối trộn, sấy Tỉ lệ phối trộn 1:1:1 Sấy nhiệt độ 35oC Chế phẩm vi sinh vật Hình 3.8 Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật 43 3.3 ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT BÚN 3.3.1 Đánh giá nước thải trước xử lý Nước thải sử dụng nghiên cứu nước thải sản xuất bún sở xản xuất bún xã Đình Xá, thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam Bảng 3.9 Thành phần nước thải trước xử lý Thông số Kết phân tích QCVN 40:2011/TNMT Lần Lần Lần 7,8 7,7 7,9 6÷9 5.5 ÷ COD (mg/l) 4017 3925 4121 75 150 BOD5 (mg/ml) 2136 2024 2057 30 50 Chất rắn lơ lửng (TSS), (mg/l) 666 672 636 50 100 N tổng số (mg/ml) 659,2 638,1 725,2 20 40 P tổng số (mg/ml) 18,36 17,69 18,73 pH Cột A Cột B Kết thực Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Từ kết phân tích từ bảng 3.9 cho thấy nước thải sau có nồng độ chất hữu nitơ cao, COD nước thải dao động 3925 ÷ 4121 mg/l Như biết, thông thường trình xử lý hiếu khí giá trị COD nước thải từ 1.000 ÷ 1.500 mg/l trình xử lý tốt BOD5 nước thải dao động từ 2024 ÷ 2136 cao gấp 40 lần so với mức cột B QCVN Tiến hành thí nghiệm nước thải pha loãng theo tỉ lệ nước thải : nước máy 44 Bảng 3.10 Kết phân tích vi sinh vật cảm quan nước thải trước xử lý S QCVN 40:2011/TNMT Kết phân tích T Chỉ tiêu T Lần Lần Lần Cột A Cột B Coliforms,MPN/100 ml 7.500 7.500 7.500 3.000 5.000 Màu, (Co-Pt pH 7) 160 150 170 50 150 Mùi Khó chịu Khó chịu Khó chịu Không khó chịu Không khó chịu VSV hiếu khí tổng số, CFU/g 2,7.107 6,3.106 9,5.105 - - VSV phân giải xenluloza, CFU/g 2,1.102 1,4.102 4,1.102 - - SV (30%) 0 - - Ghi chú: -: Không có QCVN 40:2011/TNMT Từ bảng cho thấy nước thải trước xử lý có BOD5 COD, tổng N, tổng P vượt so với mức quy định, số màu mùi không đạt, nước cần xử lý trước xả thải môi trường Chỉ số bùn lắng cảu dịch xử lý SV30: Dịch nước thải xử lý lắc rót vào ống đong 500 ml, để lắng tự nhiên, sau 30 phút ghi lại thể tích bùn lắng Với đầu vào bùn lắng Chỉ số Coliforms nước thải xác định: Mỗi độ pha loãng nuôi cấy lặp lại nhiều lần Các độ pha loãng lựa chọn cho lần lặp lại có số lần dương tính có số lần âm tính Số lần dương tính ghi nhận so với bảng thống kê Mac Crady 45 3.3.2 Hiệu chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải sản xuất bún Dựa vào kết nghiên cứu cho thấy chủng vi khuẩn tuyển chọn có khả sử dụng tốt hợp chất hữu đặc biệt đường, axit hữu Tuy nhiên để xử lý nước thải khả sử dụng tốt nguồn đường, axit, tinh bột, xenluloza, hemixenluloza, … chúng phải có khả kết dính lại với lắng xuống trình xử lý Để ứng dụng chủng vi khuẩn tuyển chọn vào trình xử lý nước thải giàu hữu cơ, cần tiến hành thí nghiệm sau: chủng vi khuẩn giữ môi trường MPA thạch nghiêng hoạt hóa môi trường MPA lỏng máy lắc tròn 200 vòng/phút, chúng phát triển tốt, nhiệt độ thời gian nuôi thích hợp cho chủng, số lượng tế bào đạt khoảng 109/ml dịch nuôi Thí nghiệm xử lý nước thải sản xuất bún thực quy mô 220 l/mẻ, bổ sung % chủng giống kết bước đầu phân tích nước thải sau 24 trình bày hình 3.9 Hình 3.9 Xử lý nước thải quy mô phòng thí nghiệm 220 lít (Tại Viện Công nghệ sinh học) Đối với trình xử lý, trình tách bùn khỏi hỗn hợp bùn - nước để làm nước xử lý, đồng thời hồi lưu bùn hoạt tính bể sục khí nhằm trì bùn hoạt tính bể sục khí nồng độ ổn định tuyệt đối cần thiết Do khả lắng bùn thông số có ý nghĩa quan trọng, định đến hiệu xử lý tính ổn định trình Khả lắng bùn hoạt tính phụ thuộc vào hệ vi sinh vật có Nếu có nhiều thành phần vi 46 sinh vật dạng sợi bùn khó lắng, xảy tượng phồng bùn Các nguyên nhân chủ yếu gây tượng phồng bùn là: pH không thích hợp, DO thấp, thiếu thành phần dinh dưỡng N, P hay tải lượng hữu cao Xác định khả tạo bùn lắng dịch xử lý Dịch nước thải xử lý lắc rót vào ống đong 500 ml để lắng tự nhiên, sau 30 phút ghi lại thể tích bùn lắng (hình 3.10) a/ b/ Hình 3.10 Mẫu nước thải trước sau xử lý a/ Nước thải trước xử lý b/ Nước thải sau xử lý Nuôi cấy lặp lại nhiều lần (3 ÷ 10 lần) Các độ pha loãng lựa chọn cho lần lặp lại có số lần dương tính có số lần âm tính Số lần dương tính ghi nhận so với bảng thống kê Mac Crady Kết xác định số Coliforms nước thải sau xử lý trình bày hình 3.11 47 102 103 104 Hình 3.11 Xác định số Coliforms theo phương pháp MPN Kết cho thấy nước thải sau xử lý ống là: 3:1:0 tương ứng với số Coliforms 43 x 102 = 4.300 Ứng dụng chủng vi khuẩn xử lý nước thải xản suất bún thực tế Thí nghiệm xử lý nước thải xản suất bún thực quy mô m3/ ngày đêm, bổ sung % chủng giống (Thí nghiệm tiến hành nhà Ông Phạm Văn Thường, thôn 7, xã Đinh Xá, thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam) Hình 3.12 Xử lý nước thải quy mô thực tế m3 (Tại thôn 7, xã Đinh Xá, thành phố Phủ Lý, Hà Nam) Các tiêu nước thải sản xuất bún sau xử lý xác định đợt lấy mẫu Kết thành phần hóa lý trình bày bảng 3.11 số vi sinh vật cảm quan bảng 3.12 48 Bảng 3.11 Thành phần nước thải sản xuất bún sau xử lý STT QCVN 40:2011/TNMT Kết phân tích Thông số Lần Lần Lần Cột A Cột B pH 7,6 7,7 7,4 6÷9 5,5 ÷ COD (mg/l) 150 146 148 75 150 BOD5 (20oC), (mg/ml) 49 47 48 30 50 Chất rắn lơ lửng (TSS), (mg/l) 95 94 97 50 100 N tổng số (mg/ml) 38 39 40 20 40 P tổng số (mg/ml) 5,8 5,7 5,8 Kết thực Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Bảng 3.12 Kết phân tích vi sinh vật cảm quan nước thải sau xử lý STT QCVN 40:2011/TNMT Kết phân tích Chỉ tiêu Lần Lần Lần Cột A Cột B 4.300 4.300 4.300 3.000 5.000 Coliforms, MPN/100 ml VSV hiếu khí 2,7 x 107 6,3 x 107 tổng số, CFU/g 9,5 x 107 - VSV phân giải 2,1 x 107 1,4 x 107 xenlulaza, CFU/g 4,1 x 107 - Màu Trong Trong Trong - Mùi Không thối Không thối Không thối - SV30 (%) 8,7 9,2 8,5 - Ghi chú: -: Không có QCVN 40:2011/TNMT 49 Sau 24 xử lý số SV 30 đạt 8,5 ÷ 9,2 %; BOD đạt 47 ÷ 49 mg/l; COD đạt 146 mg/l giảm nhiều so với ban đầu, số Coliforms đạt 4.300 MPN/100 ml Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B theo QCVN 40:2011/TNMT đủ tiêu chuẩn xả thải hệ thống nước thải công cộng 3.3.3 Xây dựng quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất bún Từ kết trên, xây dựng quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất bún biện pháp sinh học sau: Nước thải sau hầm khí Bể điều hòa tỉ lệ nước thải : nước máy Sục khí Xử lý hiếu khí (10 lít/ phút/ 100 lít) Chế phẩm vi sinh vật, % giống Bể lắng Phần nước (khử khuẩn) Bể chứa bùn Thải môi trường Hình 3.13 Quy trình xử lý nước thải quy mô m3 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đã nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hoá chủng vi khuẩn ĐX01, chủng ĐX02 chủng ĐX03 chủng Gram (+), ưa nhiệt, chịu NaCl từ ÷ %, pH thích hợp ÷ 8, có khả phân giải CMC, tinh bột làm loãng gelatin Đã sử dụng khóa phân loại Bergey’s kết hợp với Kit chuẩn hóa sinh API CHB xếp chủng vi khuẩn ĐX01 B licheniformis ĐX01, chủng vi khuẩn ĐX02 B subtilis ĐX02 chủng vi khuẩn ĐX03 B megaterium ĐX03 Đã xử lý nước thải sau hầm biogas quy mô m3/mẻ phương pháp xử lý hiếu khí sử dụng chủng vi khuẩn B licheniformis ĐX01 ; B subtilis ĐX02 B megaterium ĐX03 sau 24 xử lý số pH 7,8; BOD đạt 47 mg/l; COD đạt 146 mg/l, đặc biệt số Coliforms đạt 4.300 MPN/100 ml đạt tiêu chuẩn loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT Xây trình quy trình công nghệ xử lý hiếu khí nước thải sau hầm khí quy mô m3/mẻ KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu bổ sung thêm số chủng vi sinh vật khác xạ khuẩn, vi nấm để tăng hiệu xử lý nước thải Hoàn thiện chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải giàu hữu lặp lại thí nghiệm xử lý nước thải giàu hữu quy mô thực tế 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Lê Trần Bình, Phan Văn Chi, Nông Văn Hải, Trương Nam Hải, Lê Quang Huấn (2003) Áp dụng kỹ thuật phân tử nghiên cứu sinh vật Việt Nam NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tăng Thị Chính (2001) Nghiên cứu vi sinh vật phân giải xenlluloza phân hủy rác thải hiếu khí ứng dụng Luận án Tiến sĩ sinh học, Viện Công nghệ sinh học, Trung tâm Khoa học tự nhiên Công nghệ Quốc gia Tăng Thị Chính, Đặng Mai Anh, Nguyễn Thị Hòa, Trần Văn Tựa (2013) Ứng dụng chế phẩm vi sinh (SAGI - BIO) để xử lý chất thải rắn chăn nuôi lợn, Báo cáo khoa học, Hội nghị khoa học Công nghệ sinh học toàn quốc 2013, NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội, 80-84 Hoàng Kim Cơ (chủ biên), Trần Hữu Uyển, Lương Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dương Đức Hồng (2000) Kỹ thuật môi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Lân Dũng, Đoàn Xuân Mượu, Nguyễn Phùng Tiến, Đặng Đức Trạch Phạm Văn Ty (1977) Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học, tập 3, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Lân Dũng, Thực tập vi sinh vật học, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Nguyễn Thị Hồng Hà (2014) Nghiên cứu đặc điểm sinh học phân loại số chủng vi khuẩn có khả sinh tổng hợp xenlulaza phân lập từ nước thải sau hầm biogas Luận văn Thạc sĩ sinh học, Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Phan Đỗ Hùng, Phạm Thị Hải Thịnh, Trần Thị Thu Lan (2013) Xử lý đồng thời hữu nitơ nước thải chăn nuôi lợn phương pháp SBR: Ảnh hưởng chế độ cấp nước thải Báo cáo khoa học, Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc 2013, Quyển NXB Khoa học tự nhiên 52 Công nghệ, 261-265 Lê Gia Hy, Đặng Tuyết Phương (2010) Enzym vi sinh vật chuyển hóa sinh học NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội 10 Lê Quang Khôi, Trương Trọng Ngôn, Cao Ngọc Diệp (2013) Ứng dụng vi khuẩn tích lũy poly-phosphat để loại bỏ phosphor hòa tan nước thải Báo cáo khoa học, công nghệ sinh học toàn quốc 2013, Quyển NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, 284-288 11 Vũ Thúy Nga, Lương Hữu Thành, Phạm Văn Toản (2013) Nghiên cứu cải thiện chất lượng nước thải chế biến tinh bột sắn chế phẩm vi sinh vật Báo cáo khoa học, Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc 2013, Quyển NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, 389-392 12 Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Quang Huy (2004) Công nghệ xử lý nước thải chất thải rắn NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 13 QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp 14 TCVN 5988 - 1995 (ISO 5664-1984) Chất lượng nước - Xác định amoni Phương pháp chưng cất chuẩn độ 15 TCVN 6001 - 1995 (ISO 5815 - 1989) Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxi sinh hoá sau ngày (BOD5) - phương pháp cấy pha loãng 16 TCVN 6187 - : 1996 (ISO 9308 - : 1990) Chất lượng nước - Phát đếm vi khuẩn Coliform, vi khuẩn Coliform chịu nhiệt Escherichia coli giả định - Phần 2: Phương pháp nhiều ống 17 TCVN 6491 - 1999 (ISO 6060 - 1989) Xác định nhu cầu oxy hóa học 18 TCVN 6492 - 1999 (ISO 10523 - 1994) Chất lượng nước - Xác định pH 19 TCVN 6625 - 2000 (ISO 11923-1997) Chất lượng nước - Xác định chất rắn lơ lửng cách lọc qua lọc sợi thuỷ tinh Tài liệu tiếng nước 20 Bernfeld, A P (1995) Methods in Enzymology, 1, 149-158 53 21 Bortone G., Gemelli S., Rambaldi A And Tilche A (1992) Nitrification, Denitrification and Biological Phosphate Removal in Sequencing Batch Reactors Treating Piggery Wastewater Wat Sci Tech 26(5-6), 977- 985 22.Chang Won Kim, Myung – Won Choi, Ji-Yeon Ha (2000) Optimazation of operating mode for sequecing batch reactor (SBR) treating piggery wastewater with high nitrogen, 2nd Int Sym On SBR Technology IWA, 10-12, July, France 23.Dong-Shan An, Wan-Taek Im, Hee-Chan Yang, Myung Suk Kang, Kwang Kyu Kim, Long Jin, Myung Kyum Kim and Sung-Taik Lee (2005) Cellulomonas terrae sp Nov., a cellulolytic and xylanolytic bacterium isolated from soil International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 55, 1705-1709 24.Jiayang Cheng, Bin Liu (2011) Nitrification/Denitrification in Intermittent Aeration Process for Swine Wastewater Treatment Journal of Environment Engineering 127(8), 705-711 25 John G Holt, Noel R Krieg, Peter H A Sneath, James T Staley and Stanley T Wiliams (1986) Bergey’s manual of Systematic Bacteriology, 9th Edition, 26 N Mohammad, J Keum, Md J Alam (2011) Treatment of Swine Wastewater Using Sequecing Batch reactor Engineering in Agriculture Environment and Food 4(2), 47-53 27 Tarnitip Rattana, et.al (2008) Reducing of COD from fruit cannery waste effluent using Candida utilis CBS 1517 in batch culture 28 ZhiJian Zhang, Jun Zhu, Jennifer King, Wen Hong Li (2006) A Two-step Fed SBR for Treating Swine manure Process Biochemistry, 41, 892-900 54 PHỤ LỤC Một số hình ảnh trình thực khóa luận Phối trộn chế phẩm Hoàn thiện chế phẩm Ô nhiễm nước thải làng nghề Lấy mẫu thí nghiệm Xử lý nước thải quy mô 220 lít Xử lý nước thải thực tế m3 55 [...]... trong xử lý yếm khí thì tiến hành trong các bể kín để oxy không tan được vào trong nước thải làm hạn chế vi c gây ức chế cho vi sinh vật yếm khí [7] 1.7 TIÊU CHÍ TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học chủ yếu dựa vào hoạt động sống của các vi sinh vật dị dưỡng có khả năng phân giải chất hữu cơ Các vi sinh vật dị dưỡng có thể chia thành ba nhóm nhỏ: Vi sinh. .. loại vi sinh vật có sự khác biệt Các vi sinh vật cần oxy trong quá trình sinh trưởng là các vi sinh vật hiếu khí, còn đối với các vi sinh vật kỵ khí thì oxy lại là một tác nhân gây độc Nhóm vi sinh vật trung gian giữa hai nhóm này là nhóm vi sinh vật hiếu khí tùy tiện Trong quá trình xử lý nước thải ở các bể aeroten cần cung cấp oxy để các vi sinh vật hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải. .. nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm cao thông thường xử lý kết hợp kị khí và hiếu khí Kết quả nghiên cứu của Vũ Thúy Nga và các cộng sự cho thấy có thể cải thiện chất lượng nước thải chế biến tinh bột sắn bằng chế phẩm vi sinh vật Để nhằm khắc phục tình trạng ô nhiễm nước thải chế biến tinh bột sắn, công trình nghiên cứu tập trung tuyển chọn bộ giống vi sinh vật có hoạt tính sinh học cao, sản xuất và... ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để nâng cao hiểu quả xử lý nước thải sau biogas của nhà máy chế biến tinh bột sắn Kết quả nghiên cứu đã tuyển chọn được 3 chủng vi sinh vật bao gồm Bacillus velezensis, Streptomyces fradiae, Nitromonas sp Có khả năng chuyển hóa tốt hợp chất hữu cơ trong nước thải chế biến tinh bột sắn [11] Nghiên cứu về ứng dụng vi khuẩn tích lũy poly- photphat trong xử lý nước thải của... cho từng loại nước thì có thể đổ vào nguồn và tái xử dụng Để đạt được các mục đích trên người ta thường dựa vào đặc điểm của các loại tạp chất để chọn phương pháp xử lý thích hợp Có nhiều phương pháp xử lý nước thải: Xử lý cơ học, xử lý hóa học, xử lý sinh học, xử lý cơ -lý- hóa và xử lý nhờ kết hợp các biện pháp sinh học và cơ -lý- hóa [6] Trong các phương pháp trên thì phương pháp xử lý sinh học được... của nước thải hữu cơ, cạnh tranh, lấn át được các vi sinh vật có sẵn trong nước thải Nuôi cấy dễ dàng, có khả năng tạo sinh khối vi sinh vật lớn, sinh trưởng tốt trong môi trường tự nhiên, thuận lợi cho quá trình nhân giống thu sinh khối 21 PHẦN II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Các chủng được sử dụng: ĐX01, ĐX02, ĐX03 phân lập từ nước thải làng nghề sản xuất. .. sinh vật hiếu khí, vi sinh vật yếm khí và vi sinh vật tùy nghi Khu hệ vi sinh vật sử dụng trong quá trình xử lý nước thải gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn Trong đó, vi 20 khuẩn chiếm số lượng lớn nhất Trong các bể xử lý sinh học, vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải Do vậy, bên cạnh vi c lợi dụng những tính năng ưu vi t... Phương pháp xử lý số liệu Số liệu được xử lý thống kê bằng chương trình IRISTAT 5.0 và EXCEL 27 PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 ĐĂC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT LỰA CHỌN CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ 3.1.1 Khả năng phân giải cơ chất của các chủng nghiên cứu Ba chủng vi khuẩn được ký hiệu ĐX01, ĐX02 và ĐX03 được phân lập từ nước thải làng nghề sản xuất bún xã Đinh Xá, thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà... về mặt vi sinh của nước thường được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ số E coli [16] 1.6 ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ 1.6.1 Các vi sinh vật thường dùng trong xử lý nước thải hữu cơ 1.6.1.1 Vi sinh vật phân giải tinh bột Có nhiều loại vi khuẩn có khả năng phân hủy tinh bột, đó là vi khuẩn Bacillus, Pseudomonas, Athrobacter, Achromobacter, Agrobacterium Một số vi sinh vật có khả năng tiết... tự phát có quy mô sản xuất nhỏ Nhưng do số lượng các hộ sản xuất lớn nên lượng nước thải do hoạt động sản xuất kinh doanh thải ra hàng ngày rất lớn Lượng nước thải này phát sinh từ quá trình tẩy rửa, từ các khâu sơ chế nguyên liệu và chế biến … Lượng nước thải này không được xử lý, mà xả thải trực tiếp ra hệ thống thoát 7 nước, đổ thẳng ra các ao, hồ, công trình thủy lợi phục vụ sản xuất nông nghiệp