NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO BẰNG HỆ THỐNG LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO BẰNG HỆ THỐNG LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ Ngành học : CƠNG NGHỆ SINH HỌC Sinh viên thực : TRẦN MINH BẢO Niên khóa : 2008 - 2012 Tháng 07/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ SINH HỌC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO BẰNG HỆ THỐNG LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ Hướng dẫn khoa học Sinh viên thực ThS LÊ TẤN THANH LÂM TRẦN MINH BẢO Tháng 07/2012 LỜI CẢM ƠN Em thực luận văn với giúp đỡ nhiệt tình từ người thân, thầy cơ, bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến: Ông Bà Cha Mẹ, người sinh con, nuôi nấng lớn lên, dạy dỗ, tạo điều kiện cho học tập ln động viên, giúp đỡ hồn thành khóa luận Ban Giám Hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm Bộ môn, tất quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Sinh học Trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh giúp đỡ, tạo điều kiện truyền đạt kiến thức cho em suốt trình học trường Em xin chân thành cảm ơn ThS Lê Tấn Thanh Lâm, KS Dương Tấn Nhựt, quý thầy cô bạn Khoa Mơi trường Tài ngun tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức quý báu, động viên, quan tâm hết lòng giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài Cám ơn anh chị bạn làm đề tài Viện Công nghệ Sinh học Môi trường Trường ĐH Nông Lâm TP Hồ Chí Minh hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian làm đề tài Và cuối xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè thân yêu lớp DH08SH chia niềm vui, nỗi buồn thời gian học hết lòng giúp đỡ, hỗ trợ thời gian làm khóa luận tốt nghiệp! Sinh viên Trần Minh Bảo i TĨM TẮT Hiện nay, việc nhiễm mơi trường từ chất thải chăn nuôi vấn đề vấn đề cấp thiết cần giải Chính thế, đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo hệ thống lọc sinh học hiếu khí” tiến hành Nội dung đề tài phân tích, đánh giá tiêu nước thải đầu vào (sau Biogas), nghiên cứu khả xử lý nước thải chăn ni heo mơ hình lọc sinh học hiếu khí, phân lập chủng vi sinh vật chiếm ưu q trình xử lý Mơ hình thiết kế cột nhựa Acrilic có chiều cao m, đường kính 90 mm thể tích 6,4 lít Vật liệu làm giá thể cho vi sinh vật dính bám ống ruột gà cắt nhỏ chiếm thể tích 686 ml, nước thải cho từ xuống với lượng lít Với tiêu nước thải đầu vào trung bình pH 7,5; COD 903 mg/l; BOD5 490 mg/l; nitơ tổng 232,67 mg/l; hàm lượng chất rắn lơ lững 423,67 mg/l mơ hình xử lý có hiệu suất cao thích hợp tải trọng 1,6 kgCOD/m3.ngày với hiệu suất xử lý COD 90,3%, pH nằm khoảng – Kết phân lập định danh, xác định nhóm vi sinh vật chiếm ưu q trình xử lý thuộc nhóm Enterobacter agglomerans, chủng vi sinh vật hiếu khí Gram âm ii SUMMARY Nowadays, because of pollution enviroment from breeding waste is a matter to solve The research : "Study on treatment the pig wastewater breeding by aerobic biological filter systems" was performed The main work were the analysis and evaluation of wastewater – input (after biogas), studying the possibility of the pig wastewater breeding treatment of aerobic biological filtration, and isolation of dominant microorganisms character in the process The model was designed using 6.4 liter plastic Acrilic column with the height of m, and 90 mm in diameter Ø16 plastic pipe in diameter was used as substrates for the binding of microorganisms, they were chopped up the volume 686 ml, wastewater was given from the top to the amount of liters The average values of wastewater input were pH 7,5; 903 mg/l for COD; 490 mg/l for BOD5; 232.67 mg/l for total nitrogen and 423.67 mg/l for suspended solids With those input values of wastewater, the model achived the highest performance at 1.6 kgCOD/m3.day with performance 90.3% for COD, pH - The dominant microorganisms isolated during the process were determined to belong to Enterobacter agglomerans group, aerobic and gram negative Key words: aerobic biological filter, pig wastewater iii MỤC LỤC Trang TÓM TẮT ii SUMMARY iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ BẲNG VIẾT TẮT vi MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ viii Chương MỞ ĐẦU .1 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Yêu cầu đề tài 1.3 Nội dung nghiên cứu Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 2.1 Tổng quan nước thải chăn nuôi 2.1.1 Nguồn gốc 2.1.2 Thành phần nước thải chăn nuôi 2.1.3 Tính chất nước thải chăn ni .6 2.1.4 Các phương pháp xử lý .8 2.1.4.1 Phương pháp học 2.1.4.2 Phương pháp hóa lý 2.1.4.3 Phương pháp sinh học 2.1.4.4 Phương pháp xử lý kỵ khí 2.1.4.5 Phương pháp xử lý hiếu khí .10 2.2 Tổng quan lọc sinh học .12 2.2.1 Lọc sinh học với lớp vật liệu không ngập nước (lọc nhỏ giọt) 13 2.2.2 Lọc sinh học với lớp vật liệu ngập nước .13 2.2.3 Vật liệu lọc 15 2.2.4 Ưu nhược điểm hệ thống lọc sinh học .16 2.2.5 Các nghiên cứu trước bể lọc sinh học 16 Chương VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 3.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu 19 3.2.1 Mơ hình bể lọc sinh học 19 iv 3.2.2 Mẫu nước thải 20 3.2.3 Bùn hoạt tính .20 3.2.4 Các dụng cụ thí nghiệm .20 3.3 Bố trí thí nghiệm .21 3.4 Mơ tả thí nghiệm 22 3.4.1 Kiểm tra chất lượng nước thải đầu vào .22 3.4.2 Thí nghiệm sinh học 22 3.4.2.1 Thí nghiệm thích nghi 22 3.4.2.2 Thí nghiệm tăng tải 23 3.4.3 Thí nghiệm vi sinh .24 3.4.3.1 Xác định vi sinh vật chiếm ưu 24 3.4.3.2 Nhuộm gram xem hình thái 24 3.4.3.3 Thử nghiệm sinh hoá 25 3.5 Phương pháp phân tích 26 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 4.1 Kiểm tra chất lượng nước thải đầu vào 27 4.2 Thí nghiệm sinh học 28 4.2.1 Thí nghiệm thích nghi 28 4.2.2 Thí nghiệm tăng tải 29 4.2.2.1 Kết thí nghiệm với nồng độ COD đầu vào 400 mg/l .29 4.2.2.2 Kết thí nghiệm với nồng độ COD đầu vào 600 mg/l .36 4.2.2.3 Kết xử lý COD nồng độ 800mg/l 41 4.3 Thí nghiệm vi sinh 47 4.3.1 Xác định nhóm vi sinh vật chiếm ưu .47 4.3.2 Xác định loại tế bào gram âm, dương 48 4.3.3 Thử nghiệm sinh hoá 49 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .51 5.1 Kết luận 51 5.2 Kiến nghị 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ BẲNG VIẾT TẮT COD : Nhu cầu Oxy hóa học – Chemmical Oxygen Demand BOD : Nhu cầu Oxy sinh học – Biochemmical Oxygen Demand SS : Chất rắn lơ lửng – Suspended Solids N tổng : Tổng hàm lượng Nitơ MLSS : Tổng chất rắn lơ lửng hệ bùn lỏng – Mixed liquor Suspended solids QCVN : Quy chuẩn Việt Nam BTNMT : Bộ Tài Nguyên Môi Trường TGL : Thời gian lưu m: Mét mm : Milimet SD : Độ lệch chuẩn s: Giây SBR : Bể hoạt động gián đoạn PVC : Polyvinyl clorit vi DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Các loại vi khuẩn, ký sinh trùng có phân gia súc Bảng 2.2 Tính chất nước thải chăn ni heo Bảng 3.1 Các phương pháp phân tích mẫu nước 26 Bảng 4.1 Kết phân tích tiêu nước thải chưa xử lý .27 Bảng 4.2 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 30 Bảng 4.3 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 31 Bảng 4.4 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 32 Bảng 4.5 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 33 Bảng 4.6 Kết tổng hợp với tất tải trọng nồng độ 400 mg/l 34 Bảng 4.7 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 36 Bảng 4.8 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 38 Bảng 4.9 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 39 Bảng 4.10 Kết tổng hợp với tất tải trọng nồng độ 600 mg/l 40 Bảng 4.11 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 42 Bảng 4.12 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 43 Bảng 4.13 Kết thí nghiệm với thời gian lưu 44 Bảng 4.14 Kết tổng hợp với tất tải trọng nồng độ 800 mg/l 45 Bảng 4.15 Số lượng loại khuẩn lạc nồng độ pha loãng mẫu 10-14 47 Bảng 4.16 Số lượng loại khuẩn lạc nồng độ pha loãng mẫu 10-15 47 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Trang Hình 2.1 Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt .13 Hình 2.2 Sơ đồ bể lọc sinh học vật liệu 14 Hình 3.1 Mơ hình bể lọc sinh học hiếu khí 19 Hình 3.2 Bố trí thí nghiệm 21 Hình 3.3 Các bước tiến hành nhuộm Gram minh hoạ kết .25 Hình 4.1 Biểu đồ kết trình chạy thích nghi .28 Hình 4.2 Giá thể sau q trình chạy thích nghi 29 Hình 4.3 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 400 mg/l, thời gian lưu 30 Hình 4.4 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 400 mg/l, thời gian lưu .31 Hình 4.5 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 400 mg/l, thời gian lưu 33 Hình 4.6 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 400 mg/l, thời gian lưu 34 Hình 4.7 Biểu đồ hiệu suất xử lý COD nồng độ 400 mg/l 35 Hình 4.8 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 600 mg/l, thời gian lưu 37 Hình 4.9 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 600 mg/l, thời gian lưu 38 Hình 4.10 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 600 mg/l, thời gian lưu 39 Hình 4.12 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 800 mg/l, thời gian lưu 42 Hình 4.13 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 800 mg/l, thời gian lưu 43 Hình 4.14 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 800 mg/l, thời gian lưu 45 Hình 4.15 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 800 mg/l 46 Hình 4.16 Khuẩn lạc chủng vi sinh vật .48 Hình 4.17 Hình thái vi sinh vật chiếm ưu 49 Hình 4.18 Vi khuẩn Enterobacter agglomerans 50 viii COD, mg/l 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Hiệu suất, % 90 89 CODr, 88 mg/l 87 86 CODv, 85 mg/l 84 83 Hiệu 82 suất, % 81 80 Thời gian (ngày) Hình 4.14 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 800mg/l, thời gian lưu So sánh kết xử lý tải trọng Bảng 4.14 Kết tổng hợp với tất tải trọng nồng độ 800 mg/l Tải trọng, (kgCOD/m3 COD ra, (mg/l) Hiệu suất, (%) 5 4,8 213 218 202 189 195 73,6 72,8 75 76 76,2 3,2 170 153 138 142 143 79 81 83 82 82,5 2,4 130 120 112 96 114 84 85 86 88 86 ngày) Từ bảng 4.14 có biểu đồ so sành hiệu suất xử lý tải trọng nồng độ COD đầu vào 800 mg/l hình 4.15 Quan sát hình 4.15 ta thấy khả xử lý COD tải trọng 4,8 kg/m3.ngày, 3,2 kg/m3.ngày, 2,4 kg/m3.ngày Tải trọng 4,8 kg/m3.ngày có hiệu suất xử lý thấp tải trọng khảo sát, hiệu suất xử lý tương đối thấp 74,72% ( tương đương với nồng độ COD đầu khoảng 203,4 mg/l) vi sinh vật chưa thích nghi với nồng độ COD đầu vào 800 mg/l tải trọng xử lý q cao nên mơ hình khơng xử lý tốt Ở tải trọng 3,2 kgCOD/m3.ngày hiệu suất xử lý mơ hình 81,5% tương đương với nồng độ COD đầu 149,2 mg/l Tải trọng này, mơ hình xử lý tốt hơn, COD đầu giảm xuống khoảng 53 mg/l hiệu suất tăng lên nhiều (khoảng 45 gần 7%) so với tải trọng 4,8 kgCOD/m3.ngày Điều chứng tỏ sau giảm tải mơ hình xử lý cách tốt vi sinh vật thích nghi tốt nồng độ COD Và chuyển sang tải trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày hiệu suất xử lý mơ hình tăng lên đáng kể (khoảng 85,8%) nồng độ COD đầu trung bình giảm xuống 114,4 mg/l khơng đạt chuẩn đầu loại B - QCVN 24:2009/BTNMT Qua đó, nhận thấy tải trọng chứa lượng chất hữu lớn Khi lượng chất vượt mức tới hạn của vi sinh vật ảnh hướng xấu đến trình trao đổi chất, đến việc hình thành enzyme (Lương Đức Phẩm, 2007) Vi sinh vật bị ức chế bị kìm hãm hoạt động sống nên hiệu xử lý giảm Hiệu suất (%) 90 Tải trọng 4,8 kg/m3.ngày Tải trọng 3,2 kg/m3.ngày Tải trọng 2,4 kg/m3.ngày 85 80 75 70 Thời gian (ngày) Hình 4.15 Biểu đồ kết xử lý COD nồng độ 800mg/l Qua thí nghiệm tăng tải tất tải trọng với nồng độ đầu vào 400 mg/l, 600 mg/l 800 mg/l nhận thấy vi sinh vật thích nghi tốt Khi bắt đầu chạy mơ hình, tải trọng lớn 4,8 kgCOD/m3.ngày 3,6 kgCOD/m3.ngày với thời gian lưu thấp, lượng chất hữu nước thải cao vượt khả đồng hóa vi sinh vật nên hiệu xử lý COD không cao Khi thời gian lưu tăng đồng nghĩa với tải trọng giảm, lượng chất hữu nước giảm hiệu suất xử lý tăng lên, lượng chất hữu phù hợp với khả đồng hóa vi sinh vật hiệu suất xử lý đạt giá trị cao Nhưng lượng chất hữu nước giảm khơng đủ dinh dưỡng cho vi sinh vật hoạt động, dẫn đến giảm hiệu suất xử lý mơ hình Từ kết chạy tăng tải, nhận thấy có tải trọng có hiệu suất xử lý cao tải trọng 1,2 kgCOD/m3.ngày (90,92%), tải trọng 1,6 kgCOD/m3.ngày (89,36%) 46 tải trọng 1,8 kgCOD/m3.ngày (89%) Trong tải trọng này, có độ chênh lệch hiệu suất nhỏ tải trọng 1,6 kgCOD/m3.ngày chạy với thời gian lưu nước thải đầu trung bình đạt loại A – QCVN24:2009/BTNMT nên tải trọng thích hợp với mơ hình lọc sinh học hiếu khí 4.3 Thí nghiệm vi sinh 4.3.1 Xác định nhóm vi sinh vật chiếm ưu Đếm số lượng khuẩn lạc chủng vi sinh vật đĩa (các đĩa có số khuẩn lạc từ 25 – 250 CFU/đĩa) Dựa vào hình thái khuẩn lạc mọc đĩa ni cấy Quan sát có nhiều loại khuẩn lạc khác có loại chủ yếu: - Chủng vi sinh vật 1: khuẩn lạc tròn, lồi, trơn, bóng, màu trắng đục - Chủng vi sinh vật 2: khuẩn lạc màu trắng đục, có ria lan rộng xung quanh Bảng 4.15 Số lượng loại khuẩn lạc nồng độ pha loãng mẫu 10-14 Chủng Chủng Đĩa 226 32 Đĩa 115 88 Đĩa 130 45 Min 115 32 Max 226 88 Medium 157 55 SD 69 33 Mật độ tế bào (CFU/ml) 157 * 1014 55 * 1014 Bảng 4.15 4.16 cho thấy: - Chủng vi sinh vật (khuẩn lạc tròn, lồi, trơn, bóng, màu trắng đục) có số lượng khuẩn lạc chiếm ưu nhiều Mật độ tế bào trung bình 328,5 * 1014 CFU/ml - Chủng vi sinh vật (khuẩn lạc màu trắng đục, có ria lan rộng xung quanh) chiếm ưu với mật độ tế bào 57,5 * 1014 CFU/ml, 1/6 so với chủng vi sinh vật 47 Bảng 4.16 Số lượng loại khuẩn lạc nồng độ pha loãng mẫu 10-15 Chủng Chủng Đĩa 52 Đĩa 43 Đĩa 55 Min 43 Max 52 Medium 50 SD Mật độ tế bào (CFU/ml) 50 * 1015 * 1015 A B Hình 4.16 Khuẩn lạc chủng vi sinh vật phân lập A:vi sinh vật chủng 1, B:vi sinh vật chủng Qua kết đếm khuẩn lạc ta chọn chủng chiếm ưu vi sinh vật để tiến hành thí nghiệm xem hình thái định danh 4.3.2 Nhuộm Gram xem hình thái Trên đĩa petri cấy lần thứ 3, chọn khuẩn lạc đơn để tiến hành nhuộm gram tế bào với màu hồng Fushin thuốc nhuộm bổ sung đưa lên kính hiển vi để xem hình thái chủng vi khuẩn vật kính 100X Quan sát hình 4.18, nhận thấy chủng vi sinh vật bắt màu hồng Vì vậy, kết luận chủng vi khuẩn trực khuẩn gram âm Về hình thái vi sinh vật có dạng hình que, thường đứng riêng lẻ thành cặp 48 Hình 4.17 Hình thái vi sinh vật chiếm ưu ( ) 4.3.3 Thử nghiệm sinh hoá Bảng 4.18 Các phản ứng sinh hoá chủng VSV chiếm ưu Số thứ tự Thử nghiệm Kết Màu Oxidase - Không màu Lên men Glucose + Màu vàng Khử Nitrate + Có màu hồng Thủy giải ONPN + Màu vàng Sinh Urease + Màu hồng Phenyl Alanine - Vàng nhạt Deaminase Sử dụng Citrate - Vàng nhạt Thủy giải Esculin + Màu đen Sinh Hydrosulfite - Màu vàng nhạt (H2S) 10 Sinh Idol - Màu vàng 11 Voges – Proskauer + Màu hồng bề mặt 12 Sử dụng Malonate - Vàng 13 Lysin decarboxylase - Vàng 14 Di động + Màu đỏ lan (-) kết âm tính, (+) kết dương tính 49 Qua kết thử nghiệm phản ứng sinh hóa với kit IDS 14GNR bảng 4.21, nhận thấy vi sinh vật chiếm ưu chủng có khả lên men glucose, khử nitrat thành nitrit, thủy phân Orthonitrophenyl Galactosid nhờ enzym β – galactosidase, có khả thủy phân urê nhờ có enzym Urease, thủy phân esculin làm cho mơi trường có màu đen, q trình lên men có khả tạo chất trung gian Acethyl- Methyl- Carbinol (Acetoin) có khả di động mơi trường Motility (MLO) So sánh kết với bảng tra kit IDS 14GNR ta kết luận vi sinh vật chiếm ưu trình xử lý lồi Enterobacter agglomerans Hình 4.18 Vi khuẩn Enterobacter agglomerans (www.bode-science-center.com) Ngành : Proteobacteria Lớp : Gamma Proteobacteria Bộ : Enterobacteriales Họ : Enterobacteriaceae Chi : Pantoea Lồi : Enterobacter agglomerans Enterobacter agglomerans gọi Pantoea agglomerans, vi sinh vật hiếu khí, gram (-) Vi khuẩn biết đến tác nhân gây bệnh ức chế miễn dịch, nhiễm trùng đường tiết niệu, đường hô hấp, máu nhiều bệnh khác Ngồi E agglomerans gây bệnh bạc táo lê (Kim ctv, 2012) Nó thường được phân lập từ bề mặt trồng, hạt giống, trái cây, phân người động vật Ở điều kiện sục khí, E agglomerans có khả đồng hóa chất hữu nước làm nguồn dinh dưỡng để phát triển Do đó, hàm lượng chất hữu nước giảm xuống đồng nghĩa với mức ô nhiễm nước thải giảm 50 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Với việc sử dụng giá thể ống ruột gà, thể tích nước xử lý lít, nồng độ COD trung bình 903 mg/l, ngày thay nước lần sục khí liên tục, sở thí nghiệm làm cỏ thể rút kết luận sau: Nước thải đầu vào có giá trị trung bình pH 7,5 , COD 903 mg/l, BOD5 490 mg/l , N tổng 232,67 mg/l SS 423,67 mg/l thích hợp cho vi sinh vật phát triển Với giá thể ống ruột gà thử nghiệm với tải trọng nồng độ COD vào 400 mg/l, 600 mg/l, 800 mg/l nhận thấy tải trọng 1,6 kgCOD/m3.ngày với nồng độ COD đầu vào 400 mg/l thích hợp với mơ hình thí nghiệm hiệu xử lý COD tải trọng 89,36%, nồng độ COD đầu giảm xuống 43,4 mg/l đạt chuẩn loại A – QCVN24:2009/BTNMT Chủng vi sinh vật chiếm ưu trình xử lý nước thải Enterobacter agglomerans, trực khuẩn có dạng hình que, gram âm, hiếu khí, khuẩn lạc có đặc điểm có hình tròn, lồi, trơn bóng, màu trắng đục thuộc có mật độ trung bình khoảng 328,5 * 1015 CFU/ml 5.2 Đề nghị Do thời gian có hạn điều kiện khách quan chi phối nên việc thí nghiệm có độ xác tương đối việc nghiên cứu chủ yếu kiểm tra hiệu xử lý COD thay đổi tải trọng COD, phân lập thử sinh hóa định danh chủng vi sinh vật chiếm ưu trình xử lý Có thể tiếp tục số hướng nghiên cứu sâu hơn, chi tiết như: - Khảo sát mơ hình bể lọc sinh học hiếu khí với thể tích chứa lớn sử dụng loại giá thể khác xơ dừa, mút xốp, nhiều loại giá thể khác - Khảo sát hiệu xử lý mơ hình bể lọc sinh học hiếu khí với loại nước thải khác nước thải cao su, nước thải tinh bột mì nhiều loại nước thải khác - Kiểm tra thêm hiệu xử lý Photpho tổng BOD, SS mơ hình - Định danh tất vi sinh vật tham gia trình xử lý 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Đinh Hải Hà 2009 Phương pháp phân tích tiêu mơi trường Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Phan Văn Kháng 2008 Khảo sát hiệu xử lý nước thải chăn nuôi heo mơ hình lọc sinh học hiếu khí Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư Công Nghệ Sinh Học, Đại học Nông Lâm TP HCM Nguyễn Đức Lượng 2003 Công nghệ sinh học môi trường Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga 2002 Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Lâm Quang Ngà, Lâm Minh Triết 1998 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải chăn nuôi công nghiệp Luận văn Thạc Sĩ Khoa Học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia TP.HCM Nguyễn Xuân Ngun 2005 Lý thuyết mơ hình hóa q trình xử lý nước thải phương pháp sinh học Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Văn Nghĩa, Nguyễn Văn Phước 2007 Nghiên cứu triển khai công nghệ xử lý nước thải chế biến tiêu sọ Tạp chí phát triển Khoa Học Cơng Nghệ, tập 10, số 07 – 2007 Nguyễn Thanh Phước, Nguyễn Thị Thanh Phượng Lê Thị Thu 2008 Xử lý nước thải tinh bột mỳ công nghệ HYBRID (lọc sinh học – Aerotank) Tạp chí phát triển Khoa Học Công Nghệ, tập 12, số 02 - 2009 Lương Đức Phẩm 2002 Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học Nhà xuất giáo dục 10 Đỗ Văn Tuyện 2010 Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghệ Contructed Wetland Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Công Nghệ Môi Trường, Đại học Nông Lâm TP HCM 11 Nguyễn Thị Thùy Trang (2008) Nghiên cứu khả xử lý nước phân heo cỏ Nến nồng độ khác mơ hình bãi lọc trồng Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư Công nghệ Sinh học, Đại Học Nông Lâm TP.HCM 52 12 Lê Hồng Việt 2003 Giáo trình phương pháp xử lý nước thải Tủ sách Đại học Cần Thơ 13 Trần Linh Phước 2009 Phương pháp phân tích vi sinh vật nước, thực phẩm mỹ phẩm Nhà xuất Giáo Dục TÀI LIỆU TIẾNG NƯỚC NGOÀI 14 Canton B, Labno A, Endy D.2008 Refinement and standarization of synthetic biological parts and devices Nature Biotechnology pp:787–793 15 Flores Popoca EO, Miranda García M, Romero Figueroa S, Mendoza Medellín A, Sandoval Trujillo H, Silva Rojas HV, Ramírez Durán N Pantoea agglomerans in immunodeficient patients with different respiratory symptoms 2012 Apr http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22619600.20/06/2012 16 Kurşun O, Unal N, Cesur S, Altın N, Canbakan B, Argun C, Koldaş K, Sencan I A case of ventilator-associated pneumoniae due to Pantoea agglomerans 2012 Apr http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22639319.20/06/2012 17 Kim IY, Pusey PL, Zhao Y, Korban SS, Choi H, Kim KK Controlled release of Pantoea agglomerans E325 for biocontrol of fire blight disease of apple 2012 Apr http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22516094 22/06/2012 18 Lu TK, Collins JJ 2007 Dispering biofilms with engineered enzymatic bacteriophage Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America pp:11197–11202 19 Schirmer A, Rude MA, Li X, Popova E, del Cardayre SB 2010 Microbial biosynthesis of alkanes Science pp 559–562 20 Yokobayashi Y, Weiss R, Arnold FH 2002 Directed evolution of a genetic circuit Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America pp 16587–16591 21 Zhang YZ, Perry K, Vinci VA, Powell K, Stemmer WPC, del Cardayré SB 2002 Genome shuffling leads to rapid phenotypic improvement in bacteria Nature pp :644–646 53 PHỤ LỤC Môi trường hóa chất 1.1 Mơi trường PCA - Casein 5g - Cao nấm men 2,5 g - Dextrose 1g - Agar 15 g - Thêm nước cất vào đến 1000 ml 1.2 Nước muối sinh lý 9‰ - NaCl 9g - Nước cất 1000 ml 1.3 Dung dịch Iod 0,2 N Cân g KI hoà tan ml nước, lắc cho tan, thêm bước cất cho đủ 100 ml 1.4 Thuốc nhuộm Crystal violet Dung dịch - Crrystal violet 0,4 g - Cồn 96 10ml Dung dịch - Phenol 1g - Nước cất 100 ml Trộn dung dịch lại với nhau, khuấy cho tan đem lọc Dung dịch thuốc nhuộm bảo quản chai màu tránh ánh sáng Lugol - KI 2g - Iod tinh thể 1g - Nước cất 300 ml Hoà g KI vào ml nước, sau thêm g Iod, chờ cho Iod tan hết thêm nước cất vào vừa đủ 300 ml Fuschine Dung dịch - Fuschine kiềm 0,3 g - Cồn 96 10 ml Dung dịch - Phenol 5g - Nước cất 35 ml Trộn dung dịch lại với nhau, đem bảo quản chai màu Phương pháp phân tích tiêu 2.1 Chỉ tiêu pH pH xác định giấy thị màu pH kế 2.2 Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical oxygen Demand - BOD) - Chiết mẫu (hoặc mẫu pha loãng) vào chai BOD, chai đem định phân chai đậy kín, miệng chai niêm phong màng nước - Ủ ngày tỉ 200C, sau đem định phân mẫu ban đầu - Đối với chai đem điện phân ngay, tiến hành sau : Thêm vào chai 1ml dung dịch Mn2+ 1ml dung dịch kiềm Iodur Đậy kín nắp, rửa vòi nước, lắc đều, để kết tủa lắng ổn định Thêm từ từ 2ml H2SO4 đặm đặc, đậy nắp, rửa nước, lắc cho tan kết tủa Lấy thể tích xác định đem chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 với thị hồ tinh bột Chú ý : Độ pha loãng để khác biệt lần định phân phải lớn 1ml BOD5 (mg/l) = (DO0 – DO5) K DO0 : Là oxy hòa tan đo ngày DO5 : Là oxy hòa tan đo sau ngày ủ K : Là hệ số pha lỗng Hàm lượng oxy hòa tan : DO (mg/l) = 200/298 V(Na2S2O3) 2.3 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) Xác định theo phương pháp dicromat môi truờng acid sunfuric với xúc tác bạc sunfate, rửa ống nghiêm có nút vặn với H2SO4 20% truớc sử dụng Chọn thể tích mẫu (2,5 ml mẫu; 1,5 ml K2Cr2O7 0,016 M 3,5 ml acid reagent) Ðậy nút vặn, lắc kỹ nhiều lần (chú ý phản ứng sinh nhiệt) Ðặt ống nghiệm vào giá inox, cho vào tủ sấy nhiệt độ 150 0C Sau để nguội đến nhiệt độ phòng Ðổ dung dịch vào bình tam giác 100 ml, thêm 1- giọt ferroin định phân FAS 0,1 M Ngừng lại mẫu chuyển từ màu xanh sang màu nâu đỏ Làm hai mẫu trắng với nước cất làmẫu không đun (A) mẫu đun (B) Tính tốn kết M = Vk x 0,1 / VA COD (mg O2/l) = (A – B) x M x 8000 / V Với M: nồng độ mole FAS Vk: thể tích K2Cr2O7 0,016 M VA: thể tích FAS dùng định phân mẫu trắng B (ml) VB: thể tích FAS dùng định phân mẫu cần xác định (ml) V: thể tích mẫu (ml) 2.4 Chỉ tiêu SS (Suspended Solids) Chỉ tiêu SS : Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) chất rắn không tan nước Hàm lượng chất lơ lửng (SS : Suspended Solids) lượng khô phần chất rắn lại giấy lọc sợi thủy tinh lọc lít nước mẫu qua phễu lọc sấy khô 1050C khối lượng khơng đổi Đơn vị tính mg/l Ðầu tiên sấy giấy lọc sợi thủy tinh (GF/C) tủ sấy nhiệt độ 103 - 105 0C khoảng Để nguội bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng khoảng 30 phút Cân trọng lượng giấy lọc A (mg) Ðể giấy lọc hệ thống lọc chân không Lấy 50 ml nước lọc qua hệ thống giấy lọc Sấy giấy lọc lọc tủ sấy nhiệt độ 103 105 0C 1giờ Lấy để nguội bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng khoảng 30 phút Cân trọng lượng giấy lọc B (mg) Tính tốn kết SS (mg/l) = (A-B) x 1000 / v Với A: khối lượng giấy lọc (mg) B: khối lượng giấy lọc mẫu sau sấy (mg) v: thể tích mẫu (ml) 2.5 Phương pháp xác định hàm lượng BOD Chuẩn bị nuớc pha loãng cách thêm 1ml dung dịch đệm phosphat, MgSO4, CaCl2, FeCl3 cho lít nuớc cất bão hòa O2 sục khí Pha lỗng theo tỉ lệ thích hợp 5%, chiết nước pha lỗng vào chai Một chai đậy kín để ủ ngày (DO5) chai định phân tức (DO0) Chai ủ 200C đậy kín, niêm lớp nước mỏng chỗ loe miệng chai Ðịnh phân luợng O2 hòa tan Cho lần luợt 2ml MnSO4và 2ml iodide - azide kiềm Ðậy nút chai đảo ngược lên xuống vài phút Ðể yên cho kết tủa lắng hoàn toàn, cẩn thận mở nút chai, thêm ml H2SO4đđ Ðậy nút, rửa chai vòi, đảo ngược chai, làm tan kết tủa hồn tồn.Rót bỏ 97 ml dung dịch, định phân mẫu lại dung dịch Na2S2O3 0,025 M Cho đến có màu vàng rơm nhạt Thêm vài giọt thị hồ tinh bột, tiếp tục định phân màu xanh Làm tương tự với chai ủ ngày Tính tốn kết 1ml Na2S2O3 0.025M dùng tương ứng với mgO2/l BOD5 (mgO2/l) = (DO0- DO5) x f Với DO0: hàm lượng oxy hòa tan đo ngày DO5: hàm lượng oxy hòa tan đo ngày thứ f: hệ số pha loãng mẫu Phương pháp đếm số lượng vi sinh vật Đếm số lượng vi sinh vật phương pháp đếm khuẩn lạc Mi (CFU/ml) = Ai /V x Di Trong : Ai số khuẩn lạc trung bình/ đĩa Di độ pha lỗng V dung tích huyền phù tế bào cho vào đĩa (ml) Mật độ tế bào trung bình MI mẫu ban đầu trung bình cộng Mi nồng độ pha loãng khác Bảng1 Giá trị tiêu quy định QCVN 24:2009/BTNMT Số thứ Thông số Đơn vị tự Giá trị C Loại A Loại B C 40 40 Nhiệt độ pH - 6-9 5,5 - BOD5 (20oC) mg/l 30 50 COD mg/l 50 100 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 50 100 Tổng N mg/l 15 30 Tổng P mg/l o (Trích bảng QCVN 24:2009/BTNMT) Trong : - Cột A quy đinh giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt - Cột A quy đinh giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Một số hình ảnh Hình Nước thải đầu sau lắng Hình Vị trí lấy nước thải Hình 3Trước thử sinh hóa Hình Sau thử sinh hóa ... CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO BẰNG HỆ THỐNG LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ Hướng dẫn khoa học Sinh viên thực ThS LÊ TẤN THANH LÂM TRẦN MINH. .. lửng nước Trong bùn hoạt tính ta thấy có lồi Zoogelea khối nhầy Chúng có khả sinh bao nhầy xung quanh tế bào, bao nhầy polymer sinh học với thành phần polysaccharide có tác dụng kết tế bào vi... tài Cám ơn anh chị bạn làm đề tài Viện Công nghệ Sinh học Môi trường Trường ĐH Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian làm đề tài Và cuối xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè thân yêu