(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải thủy sản bằng phương pháp bãi lọc trồng cây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VŨ ĐÌNH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÃI LỌC TRỒNG CÂY LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VŨ ĐÌNH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÃI LỌC TRỒNG CÂY Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã số: 604441 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Tuấn Anh Cơ quan: Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội – 2012 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng ô nhiễm cần thiết phải xử lý hợp chất Nitơ nƣớc 1.1.1 Tình hình ô nhiễm nguồn nước 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm hợp chất nitơ nước 1.1.3 Nguyên nhân 1.1.4 Tác hại hợp chất chưa nitơ thể người .7 1.1.5 Nguồn gây ô nhiễm amoni 1.1.5.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm tự nhiên 1.1.5.2 Nguồn gốc gây ô nhiễm người 1.2 Khái quát chung số phƣơng pháp tách loại amoni 1.3 Phƣơng pháp sinh học xử lý amoni 10 1.3.1 Phương pháp sinh học xử lý amoni 10 1.3.1.1 Q trình Nitrat hóa 10 1.3.1.2 Q trình đề nitrat hóa 12 1.3.2 Quá trình Anammox 13 1.4 Xử lý nƣớc thải bãi lọc trồng ngập nƣớc .26 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước giới .27 1.4.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 27 1.4.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 29 1.4.2 Các ưu nhược điểm bãi lọc trồng 29 1.4.2.1 Ưu điểm 29 1.4.2.2 Nhược điểm 29 1.4.3 Cấu tạo bãi lọc trồng cây[13] 30 1.4.4 Các loại bãi lọc trồng xử lý nước thải 30 1.4.4.1 Bãi lọc trồng ngập nước 31 1.4.4.2 Bãi lọc ngầm trồng [13] 31 1.4.5 Cơ chế trình xử lý bãi lọc trồng [5] 33 1.4.5.1 Loại bỏ chất hữu có khả phân hủy sinh học 33 1.4.5.2 Loại bỏ chất rắn 34 1.4.5.3 Loại bỏ Nitơ 34 1.4.5.4 Loại bỏ photpho 35 1.4.5.5 Loại bỏ kim loại nặng 35 1.4.5.6 Loại bỏ hợp chất hữu .35 1.4.5.7 Loại bỏ vi khuẩn virus .36 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 37 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 37 2.3 Thiết kế .37 2.4 Vận hành 40 2.5 Phƣơng pháp phân tích [3] 40 2.5.1 Xác định hàm lượng amoni phương pháp so màu với thuốc thử Nessler 40 2.5.1.1 Nguyên tắc 40 2.5.1.2 Tiến hành phân tích .41 2.5.2 Xác định hàm lượng Nitrit (NO2-) nước phương pháp so màu với thuốc thử Griss 41 2.5.2.1 Nguyên tắc 41 2.5.2.2 Tiến hành phân tích .42 2.5.3 Xác định nitrat (NO3-) nước phương pháp so màu với thuốc thử phenolđisunfonic .42 2.5.3.1 Nguyên tắc 42 2.5.3.2 Tiến hành phân tích .43 2.5.4 Xác định hàm lượng phốt phương pháp đo quang với thuốc thử Amonimolipdat – vanadat 43 2.5.4.1 Nguyên tắc 43 2.5.4.2 Tiến hành phân tích .44 2.5.5 Phương pháp xác định COD kalibicromat 44 2.5.5.1 Nguyên tắc 44 2.5.5.2 Cách tiến hành .45 2.5.6 Phân tích vi sinh vật 46 2.5.6.1 Lấy mẫu phân tích VSV .46 2.5.6.2 Chỉ tiêu VSV cần phân tích (phương pháp MPN) 46 2.5.7 Các phương pháp sinh học phân tử .46 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết tiền xử lý .48 3.2 Kết phân tích tháng 48 3.3 Tính tốn kết thu đƣợc bình luận .60 3.3.1 Kết phân tích COD 60 3.3.2 Kết phân tích amoni .62 3.3.3 Kết phân tích nitrit 63 3.3.4 Kết phân tích nitrat 65 3.3.5 Kết phân tích photphat 66 3.4 Phân tích vi sinh vật 68 3.4.1 Phân tích thành phần lồi vi khuẩn mẫu DGGE .68 3.4.2 Phân lập vi khuẩn đại diện nhóm 69 3.4.2.1 Vi khuẩn nitrat hóa 69 3.4.2.2 Vi khuẩn khử nitrat 70 3.4.3 Kết phân tích số lượng vi sinh vật 70 3.5 Cây trồng bãi lọc trồng 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ MỞ ĐẦU Nước giữ vai trò thiết yếu sinh hoạt, sản xuất, đồng thời tham gia trực tiếp vào tất trình sống, từ đơn giản đến phức tạp Hiện nay, với phát triển không ngừng ngành nông nghiệp, công nghiệp dịch vụ, ngày người đưa hàng trăm triệu chất thải vào mơi trường nói chung, mơi trường nước nói riêng Đó ngun nhân làm cho chất lượng nguồn nước bị xuống cấp trầm trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người Vấn đề ô nhiễm môi trường nước thách thức tồn vong phát triển xã hội loài người, đặc biệt quốc gia phát triển, có Việt Nam Cơng nghệ xử lý nước thải cịn sử dụng nhiều lượng, hóa chất nhằm tiếp cận mục tiêu kiểm sốt mơi trường, để ý tới phát triển bền vững hệ sinh thái tổng thể Tình trạng gây khó khăn lớn cho việc đảm bảo trình phát triển bền vững quốc gia trình thực cơng nghiệp hóa đại hóa Trong số phương pháp xử lý thân thiện với môi trường phát triển thời gian gần phương pháp xử lý nước thải thảm thực vật, cụ thể bãi lọc trồng loại thực vật sống nước áp dụng nhiều nước giới Với ưu điểm bật rẻ tiền, dễ vận hành, đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao, loại bỏ vi sinh vật gây bệnh Phương pháp bãi lọc trồng đặc biệt thích hợp để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng loại chất ô nhiễm khác Bãi lọc trồng ngập nước xem phương pháp sinh học hữu hiệu sử dụng hệ vi sinh vật hệ thực vật xử lý nước thải Tuy nhiên, giới hồn tồn khác nên khả thích ứng khác nhau, nhu cầu dinh dưỡng khác khả chuyển hóa chất khác Vi sinh vật thiên vơ hóa chất hữu cơ, ngược lại thực vật lại thiên hữu hóa chất vơ Do khả thích ứng thực vật môi trường thường vi sinh vật nên khả trì phát triển ổn định khó khăn hơn, ngược lại vi sinh vật có khả thích ứng cao hơn, có khả tự biến đổi, thích ứng với điều kiện mơi trường Nước ta có vùng biển rộng lớn (thềm lục địa có diện tích gấp lần diện tích đất liền), lại có nhiều sơng ngịi nên sản lượng thủy sản hàng năm lớn Ngành chế biến thủy sản nước ta mà ngày phát triển dần trở thành ngành mũi nhọn kinh tế Việt Nam; năm đóng góp vào ngân sách nhà nước khoảng 4,2 tỷ USD bên cạnh lợi ích sinh nhiều vấn đề mơi trường Q trình chế biến thủy sản địi hỏi lượng nước lớn, ước tính để chế biến thủy sản cần đến 10m3 nước Nước thải trình chế biến thủy sản chứa hàm lượng chất hữu cao, cịn có chất kháng sinh, sát trùng tẩy rửa, cần phải xử lý triệt để nhằm loại bỏ tác nhân gây ô nhiễm môi trường Chúng tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xử lý amoni nước thải thuỷ sản phương pháp bãi lọc trồng cây” nhằm tìm hiểu chuyển hóa chất chủ yếu amoni mơi trường bãi lọc ngập nước có trồng cói bề mặt bãi lọc nhằm ứng dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản [2] CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng ô nhiễm cần thiết phải xử lý hợp chất nitơ nƣớc 1.1.1 Tình hình nhiễm nguồn nước Hiện nay, Việt Nam cấp, ngành có nhiều cố gắng việc thực sách pháp luật bảo vệ mơi trường, tình trạng nhiễm nước vấn đề đáng lo ngại Với tốc độ cơng nghiệp hóa thị hóa nhanh, gia tăng dân số gây áp lực ngày nặng nề tài nguyên nước Môi trường nước nhiều đô thị, khu công ngiệp làng nghề ngày bị ô nhiễm nước thải, khí thải chất thải rắn Ở thành phố lớn, hàng trăm sở sản xuất công nghiệp gây nhiễm mơi trường nước khơng có cơng trình thiết bị xử lý chất thải Ơ nhiễm nước hoạt động sản xuất công nghiệp nghiêm trọng Tình trạng nhiễm nước thấy rõ Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh Ở thành phố này, nước thải sinh hoạt khơng có hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp đổ nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh, mương) Mặt khác nhiều sở sản xuất, phần lớn bệnh viện sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải, lượng lớn chất thải rắn thành phố không thu gom hết được… nguồn đáng kể gây ô nhiễm môi trường nước Hiện nay, mức độ ô nhiễm kênh, sông, hồ thành phố lớn cao Ở thành phố Hà Nội, tổng lượng nước thải thành phố lên tới 300.000 đến 400.000 m3/ngày, có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải, chiếm 25% lượng nước thải bệnh viện; 36/400 sở sản xuất có xử lý nước thải, lượng nước thải sinh hoạt chưa thu gom khoảng 1.200m3/ngày xả vào khu đất ven hồ, kênh, mương nội thành Chỉ số BOD, oxy hòa tan, chất NH4+, NO2-, NO3- sông, mương nội thành vượt quy định cho phép Ở thành phố Hồ Chí Minh, lượng rác thải lên tới gần 4000 tấn/ngày, có 24/142 sở y tế lớn có xử lý nước thải, 3.000 sở sản xuất gây ô nhiễm thuộc diện phải di dời [9] Không Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh mà thành phố khác Hải Phòng, Nam Định, Hải Dương, Đà Nẵng… nước thải sinh hoạt không xử lý, độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép Việt Nam có gần 76% dân số sinh sống nông thôn, nơi sở hạ tầng lạc hậu, phần lớn chất thải người gia súc không xử lý nên thấm xuống đất bị rửa trôi làm cho tình trạng nhiễm nguồn nước mặt hữu vi sinh vật ngày cao Trong sản xuất nông nghiệp lạm dụng loại thuốc bảo vệ thực vật, nguồn nước sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường nước sức khỏe nhân dân Theo thống kê Bộ Thủy sản, tổng diện tích nước mặt sử dụng cho nuôi trồng thủy sản đến năm 2010 nước 1,1 triệu Do nuôi trồng thủy sản ạt, thiếu quy hoạch, không tuân theo quy trình kĩ thuật nên gây nhiều tác động tiêu cực tới mơi trường nước Ngồi ra, với việc sử dụng nhiều khơng cách loại hóa chất nuôi trồng thủy sản, thức ăn dư thừa lắng xuống đáy ao, hồ, lịng sơng làm cho môi trường nước bị ô nhiễm chất hữu cơ, làm phát triển số loài sinh vật gây bệnh làm xuất số loại tảo độc, chí có dấu hiệu xuất thủy triều đỏ số vùng ven biển Việt Nam Như vậy, có nhiều nguyên nhân khách quan chủ quan dẫn đến tình trạng nhiễm mơi trường nước như: gia tăng dân số, mặt trái q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa, sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu, nhận thức người dân nhiều hạn chế… Đáng ý bất cập hoạt động quản lý, bảo vệ môi trường Nhận thức nhiều cấp quyền, quan quản lý, tổ chức cá nhân có trách nhiệm nhiệm vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc đầy đủ Cơ chế phân công quan, ngành chưa đồng bộ, 10 Bảng 3.5: Kết theo dõi thí nghiệm wetland tháng - 2011 Thời gian Ngày 7/9/2011 Ngày 9/9/2011 Ngày 12/9/2011 Ngày 14/9/2011 Ngày 19/9/2011 Ngày 24/9/2011 Trung bình Tầng COD NH4+ NO2- NO3- PO43- 312.5 22.10 20.32 3.77 1.98 133.93 10.47 6.34 3.36 1.06 133.93 7.60 3.08 2.04 0.41 89.286 2.14 1.13 1.08 0.44 227.27 14.67 4.10 5.99 2.11 181.82 11.49 5.43 0.70 3.44 90.909 2.41 6.51 8.10 3.54 45.455 2.37 0.21 3.17 1.38 183.82 12.20 6.67 4.72 1.88 147.06 8.27 3.11 3.91 0.69 73.529 3.83 1.29 4.61 0.08 73.529 0.96 0.05 0.39 0.04 357.14 16.48 6.71 3.56 3.41 267.86 12.12 4.216 2.08 178.57 7.60 4.63 1.83 0.89 133.93 1.27 0.91 0 267.86 20.09 4.10 0.46 2.11 178.57 11.02 5.43 0.99 3.44 133.93 10.98 6.51 0.74 3.54 44.643 8.74 0.21 0.25 338.98 17.93 37.19 1.16 5.79 254.24 7.44 15.05 1.97 0.41 127.12 2.57 0.10 1.76 0.44 84.746 0.80 0.48 0.67 3.03 281 17.25 13.18 3.28 2.88 194 10.14 6.60 2.17 1.51 123 5.83 3.69 3.18 1.48 78 2.71 0.49 0.93 0.82 64 300 250 200 150 100 50 Sự thay đổi COD tầng Hình 3.10: Sự thay đổi COD (mg/l) theo tầng tháng 20 18 16 14 12 10 2 Sự thay đổi nồng độ amoni Sự thay đổi nồng độ nitrit Sự thay đổi nồng độ nitrat Hình 3.11: Sự thay đổi nồng độ amoni, nitrit, nitrat (mg/l) theo tầng tháng 65 3.5 2.5 1.5 0.5 Sự thay đổi nồng độ photphat tầng Hình 3.12: Sự thay đổi nồng độ photphat (mg/l) theo tầng tháng 3.3 Tính tốn kết thu đƣợc bình luận 3.3.1 Kết phân tích COD Từ kết phân tích tháng, giá trị trung bình COD biễu diễn theo bảng sau: Bảng 3.6: Giá trị trung bình COD (mg/l) tháng Tầng COD 292 200 140.25 93.25 66 350 300 250 200 150 100 50 Biểu diễn COD tầng Hình 3.13: Sự thay đổi COD trung bình (mg/l) theo tầng Bảng 3.7: Hiệu suất xử lý COD qua tháng, mức khác Các mức – 2011 – 2011 – 2011 – 2011 Trung bình Từ đến 29,23 % 22,72 % 30,96 % 43,06 % 31,51% Từ đến 26,03 % 32,35 % 36,59 % 24,37 % 29,83 % Từ đến 40,78 % 32,60 % 36,58 % 20,66 % 32,65 % Từ đến 47,66 % 47,72 % 56,93 % 56,22 % 52,13 % COD tồn hệ thống nói chung giảm 60% tầng giảm gần nhau, đạt 30% Tuy nhiên nguyên nhân giảm COD chủ yếu vi sinh vật hiếu khí yếm khí đảm nhiệm Phần thiên vi sinh vật hiếu khí, phần thiên vi sinh vật tùy tiện phần thiên vi sinh vật yếm khí Tuy nhiên phải xét thêm khả ăn sâu rễ loại mà rễ vận chuyển 67 oxy cho rễ Nếu tinh từ mức đến mức COD giảm đựợc 50% Vì giảm COD phụ thuộc chiều cao bãi lọc Sự hoạt động vi sinh vật hiếu khí sinh nhiều CO2 lại có lợi cho q trình quang hợp thực vật có bãi lọc 3.3.2 Kết phân tích amoni Từ kết phân tích tháng, giá trị trung bình amoni biễu diễn theo bảng sau: Bảng 3.8: Giá trị trung bình amoni (mg/l) tháng Tầng NH4+ 21.93 13.84 9.89 4.70 25 20 15 10 Sự thay đổi nồng độ amoni Hình 3.14: Sự thay đổi nồng độ amoni trung bình (mg/l) theo tầng 68 Bảng 3.9: Hiệu suất xử lý amoni qua tháng, mức khác – 2011 – 2011 – 2011 – 2011 Trung bình Từ đến 34,41 % 40,97 % 34,17 % 41,22 % 37,70% Từ đến 31,94 % 19,34 % 22,78 % 42,50 % 29,14 % Từ đến 76,04% 52,41 % 34,02 % 53,52 % 62,16 % Từ đến 89,31 % 77,34 % 66,46% 84,30 % 79,35 % Các mức Nitơ dạng amoni dạng xanh hấp thụ Do thấy hiệu suất xử lý amoni đạt cao (khoảng 80%) Hiệu suất cao xảy tầng sang Tại xảy q trình anammox, amoni trực tiếp chuyển hóa nitrit tạo thành nitơ Tiếp hiệu suất tầng đạt cao Điều lý giải hệ thực vật có bãi lọc hấp thụ amoni để phát triển Cây cho sinh khối lớn, khả hấp thụ mạnh 3.3.3 Kết phân tích nitrit Bảng 3.10: Giá trị trung bình nitrit (mg/l) tháng Tầng NO2- 10.83 5.32 3.13 0.55 69 12 10 2 Sự thay đổi nồng độ nitrit Hình 3.15: Sự thay đổi nồng độ nitrit trung bình (mg/l) theo tầng Bảng 3.11: Hiệu suất xử lý nitrit qua tháng, mức khác – 2011 – 2011 – 2011 – 2011 Trung bình Từ đến 47,28 % 70,71 % 41,01 % 49,92 % 52.53% Từ đến 56,60 % 52,11 % 20,30 % 44,09 % 43,27% Từ đến 84,98 % 61,94 % 82,62 % 86,72 % 79,06% Các mức Nitrit sản phẩm q trình xử lý hiếu khí lượng oxy cung cấp không đủ cho nhu Điều dễ xảy xử lý sinh học phương pháp hiếu khí cần nhiều lượng cho q trình cấp khí khả tài lại hạn chế Nitrit khơng có lợi cho phát triển thực vật, chí cịn có hại song nitrit lại giảm mạnh, đạt 90% Có thể có nguyên nhân: lượng oxy vận chuyển theo đường rễ oxy hóa tiếp lên NO3- chất mà hấp thụ được, hai vi sinh vật yếm khí anammox có khả chuyển 50% NH4+ 50% NO2- tạo thành khí nitơ khỏi bãi lọc với khí khác sản phẩm q trình chuyển hóa 70 chất nói chung Nitrit nước tầng tiếp xúc nhiều với khơng khí, oxy có phần dư hơn, nên chủ yếu nitrit giảm oxy hóa thành nitrat Ở tầng phần cịn hiếu khí tùy tiện song chủ yếu yếm khí nên nitrit giảm phải xem có phát triển vi khuẩn Anammox Ở tầng cuối xem xuất vi khuẩn Anammox nên hiệu cao tất cả, rễ chưa ăn sâu xuống 3.3.4 Kết phân tích nitrat Bảng 3.12: Giá trị trung bình nitrat (mg/l) tháng Tầng NO3- 6.05 7.16 3.47 0.80 1 Sựt hay đổi nồng độ nitrat Hình 3.16: Sự thay đổi nồng độ nitrat trung bình (mg/l) theo tầng 71 Bảng 3.13: Hiệu suất xử lý nitrat qua tháng, mức khác Các mức – 2011 – 2011 – 2011 – 2011 Từ đến - 4,11 % - 33,84% Từ đến 79,59% - 55,98% - Từ đến 90,82 % 83,18 % 60,94 % 70,75 Nitrat ion mà sinh vật bãi lọc hấp thụ Đây ion cung cấp đạm cho phát triển Nếu có q trình hấp thụ nồng độ nitrat phải giảm tầng Tuy nhiên lại có tăng nồng độ nitrat tầng tầng Như bãi lọc định có trình nitrat hóa với có mặt vi sinh vật Để nồng độ nitrat tăng trình tạo thành nitrat vi sinh vật lớn nồng độ hấp thụ Tóm lại, hiệu suất xử lý nitrat bãi lọc lên đến 70% 3.3.5 Kết phân tích photphat Bảng 3.14: Giá trị trung bình photphat tháng Tầng PO43- 3.85 2.21 1.74 0.88 72 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 Sự thay đổi nồng độ photphat Hình 3.17: Sự thay đổi nồng độ photphat trung bình (mg/l) theo tầng Bảng 3.15: Hiệu suất xử lý photphat qua tháng, mức khác Các mức – 2011 – 2011 – 2011 – 2011 Trung bình Từ đến 36,00 % 35,06 % 60,06 % 53,10 % 46,05 % Từ đến 18,98 % 22,36 % 45,52 % 1,98 % 22,21 % Từ đến 71,96 % 59,25 % -% 44,59 % 43,95 % Từ đến 85,46 % 79,46 % 65,90 % 71,52 % 75,58 % Phốt tầng rễ vi sinh vật hấp thu mạnh nên giảm rõ rệt, đạt 45% Ở tầng rễ chưa ăn sâu nên có vi sinh vật sử dụng, giảm PO43- hẳn, đạt 20% Ở tầng cuối thực tế phốt cịn nên tính phần trăm cao trị số tuyệt đối thấp qua tầng PO43- giảm nhiều tới 75% 73 Bảng 3.16: Phần trăm giảm COD, NH4+, NO2-, NO3- PO43- qua tháng (tính theo giá trị trung bình) Tiêu chí % giảm Trung bình Tháng COD NH4+ NO2- NO3- PO43- 69,00 83,30 96,56 97,57 85,46 64,77 77,34 94,66 81,23 79,46 65,83 66,45 91,38 75,34 65,90 72,24 84,28 96,28 71,64 79,52 tháng 67,96 76,84 94,72 81,44 77,58 3.4 Phân tích vi sinh vật 3.4.1 Phân tích thành phần lồi vi khuẩn mẫu DGGE Bảng 3.17: Các ống MPN đƣợc lựa chọn để phân tích DGGE TT Ống MPN lựa chọn để phân tích Nhóm vi khuẩn AOB M1  105 ; M3 102 NOB M1  107 ; M3 106 NRB M1  107 ; M3 106 Dịch nuôi vi khuẩn ống MPN lựa chọn sử dụng để tách DNA tổng số, nhân đoạn gen 16S rDNA (550 bp), kết trình bày Hình 3.18 M N Hình 3.18: PCR nhân đoạn gen 16S rDNA (550 bp) từ ống MPN lựa chọn 74 Sản phẩm PCR sau phân tách gel điện di với độ biến tính urea/formamide 25 – 60% (Hình 3.19) Hình 3.19: Phân tích quần thể vi khuẩn mẫu MPN điện di biến tính gen 16S rDNA Các mẫu AOB (đường số 2) có băng tương đồng với Nitrosomonas Nitrobacter, chứng tỏ nhóm thường để hồn thành bước nitrat hóa Các mẫu NOB (đường số 4) có băng tương đồng với Nitrobacter Nitrococcus, loài oxy hóa nitrit điển hình Các mẫu NRB (đường số 6) có nhóm Pseudomonas đóng vai trị quan trọng Các loài Pseudomonas biết đến với khả sinh trưởng hiếu khí khơng bắt buộc, sinh trưởng khử nitrat sử dụng hợp chất hữu đơn giản Ngồi kết giải trình tự số băng cho thấy có độ tương đồng cao với trình tự (vi khuẩn khơng phân lập được) nghiên cứu hệ thống xử lý nitơ nước thải 3.4.2 Phân lập vi khuẩn đại diện nhóm Các ống MPN dương tính có độ pha lỗng cao nhóm vi khuẩn sử dụng làm nguồn để phân lập chủng vi khuẩn khiết 3.4.2.1 Vi khuẩn nitrat hóa 75 Mẫu gạt mơi trường khống thạch có chứa NH4+ NO2tương ứng chất cho điện tử Các khuẩn lạc riêng lẻ tách riêng vào mơi trường khống có thành phần tương tự dạng dịch thể Tổng số khuẩn lạc loại phân lập thử hoạt tính mơi trường dịch thể, nhiên khơng có chủng thể hoạt tính nằm giới hạn phép đo phịng thí nghiệm chúng tơi, chủng không tiếp tục nghiên cứu đặc điểm sinh lý phân loại 3.4.2.2 Vi khuẩn khử nitrat Phân lập tiến hành theo phương pháp dãy ống thạch bán lỏng kỵ khí, khuẩn lạc vi khuẩn mọc sâu thạch (Hình 3.20) tách riêng đưa vào mơi trường khống dịch thể có thành phần tương tự Hình 3.20: Khuẩn lạc chủng NRB1 môi trƣờng thạch bán lỏng với lactate/nitrate nguồn lƣợng để sinh trƣởng Nghiên cứu khả sinh trưởng với oxy cho thấy chủng có khả sử dụng oxy làm chất nhận điện tử để oxy hóa cacbon hữu Giải trình tự gen 16S rDNA chủng NRB1 cho phép định danh chủng Pseudomonas sp., loài gần gũi chất P stutzeri có độ tương đồng 97% 3.4.3 Kết phân tích số lượng vi sinh vật Các vi khuẩn oxy hóa amoni (AOB) giảm theo độ cao lớp bùn xuống sâu oxy giảm, vi khuẩn AOB lại cần nhiều oxy 76 Các vi khuẩn AOB vùng rễ nghèo amoni độ nông (tức vùng có nhiều oxy hơn) Do chỗ rễ hút trực tiếp ion NH4+ nên nồng độ amoni giảm vùng xung quanh rễ dẫn đến giảm mật độ vi khuẩn Các vi khuẩn oxy hóa nitrit (NOB) có số lượng lớn vi khuẩn oxy hóa amoni (AOB) Phải nhu cầu oxy vi khuẩn NOB nhỏ nhu cầu oxy vi khuẩn AOB Tuy nhiên với lượng oxy giảm số lượng vi khuẩn NOB giảm Rễ hấp thụ trực tiếp NO3- chuyển oxy từ khơng khí xuống rễ, vùng xung quanh rễ có số lượng vi khuẩn NOB nhiều Vi khuẩn khử nitrat (NRB) cần dinh dưỡng hữu nên xuất nhiều vùng xung quanh rễ hợp lý vùng có độ dinh dưỡng cao nằm phần cao đáy 3.5 Cây trồng bãi lọc trồng Trước nước thải đưa vào bãi lọc, trồng chăm sóc trước tháng Khi tương đối phát triển, rễ phát triển tốt bắt đầu tiến hành xử lý nước thải Thời gian ban đầu cần bón phân hóa học cho để nhanh phát triển Thời gian sau khơng phải bón phân Đó hấp thụ chất dinh dưỡng chứa nguyên tố N, P, K Cây phát triển nhanh khơng bị chết tồn thí nghiệm 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với kết thu qua thời gian chừng tháng thực nghiệm rút số kết luận sau: Với hệ thống bãi lọc trồng ngập nước, dòng chảy thẳng đứng, trồng cói, hồn tồn xử lý nước thải thủy sản tiền xử lý hệ thống hiếu khí Nước khỏi bãi lọc đạt tiêu chuẩn B theo TCVN Hệ thống bãi lọc trồng ngập nước xử lý nitrit hiệu rõ rệt xuất chủng vi khuẩn Anammox Hàm lượng nitrat, photphat giảm nhiều Bãi lọc trồng ngập nước xử lý 80% lượng amoni ban đầu Thông thường để loại bỏ nitơ amoni thường tốn nhiều lượng hóa chất Tuy nhiên phương pháp bãi lọc trồng thể ưu điểm rõ rệt: Không cần cung cấp thêm lượng hóa chất mà xử lý amoni với hiệu suất cao Bãi lọc trồng tạo lượng sinh khối lớn tạo cảnh quan thiên nhiên đẹp, tạo nguyên liệu cho ngành thủ cơng, trang trí 78 ... cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu xử lý amoni nước thải thuỷ sản phương pháp bãi lọc trồng cây? ?? nhằm tìm hiểu chuyển hóa chất chủ yếu amoni mơi trường bãi lọc ngập nước có trồng cói bề mặt bãi lọc nhằm ứng... Nước sau xử lý Hình 2.2: Thiết kế thiết bị xử lý theo bãi lọc trồng 44 Hình 2.3: Thiết bị tự chế xử lý nƣớc thải thủy sản theo bãi lọc trồng Cây Nước vào Nước Hình 2.4: Sơ đồ trồng thiết bị xử. .. tiền xử lý 34 1.4.1.2 Tình hình nghiên cứu nước Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải bãi lọc ngầm trồng số trung tâm nghiên cứu trường đại học áp dụng thử nghiệm, chủ yếu xử lý nước thải