Nghiên cứu thí nghiệm xử lý dầu mỡ trong nước thải nhà hàng bằng công nghệ sinh học

Kết quả nghiên cứu sử dụng dịch nuôi cấy 2 chủng vi khuẩn B.subtilis L2 và chủng Sphingomonas N1 để xử lý dầu mỡ trong nước thải trong bình nón đã cho thấy hai chủng này có khả năng phân giải dầu mỡ cao hơn so với không sử dụng, hiệu suất phân giải đạt 87,5% sau 6 ngày thí nghiệm với lượng dịch bổ sung 5%, còn ở mẫu không bổ sung hiệu suất chỉ đạt 12.5% sau 7 ngày.

Kết nghiên cứu KHCN NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ DẦU MỠ TRONG NƯỚC THẢI NHÀ HÀNG BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC Nguyễn Sỹ Nguyên, Đặng Thị Mai Anh, Phùng Đức Hiếu, Nguyễn Minh Thư, Tăng Thị Chính Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Tóm tắt: Kết nghiên cứu sử dụng dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn B.subtilis L2 chủng Sphingomonas N1 để xử lý dầu mỡ nước thải bình nón cho thấy hai chủng có khả phân giải dầu mỡ cao so với không sử dụng, hiệu suất phân giải đạt 87,5% sau ngày thí nghiệm với lượng dịch bổ sung 5%, cịn mẫu khơng bổ sung hiệu suất đạt 12.5% sau ngày Kết thử nghiệm xử lý nước thải theo mẻ quy mô 10 lít cho thấy, hiệu xử lý dầu mỡ mẫu thí nghiệm có bổ sung 5% dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn cho hiệu suất xử lý cao so với không bổ sung: hiệu suất phân giải dầu mỡ đạt gần 100%, BOD5 đạt 95% COD đạt 94%, mẫu đối chứng không bổ sung hiệu suất phân giải dầu mỡ đạt 20%, BOD đạt 55%, COD 60% sau ngày xử lý Dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn có khả sử dụng cơng nghệ sinh học để xử lý nước thải bị ô nhiễm dầu mỡ C I ĐẶT VẤN ĐỀ hất béo, dầu mỡ (FOG Fat, oil and grease) thành phần hữu chiếm phần lớn nước thải sinh hoạt Lượng chất béo nước thải đô thị khoảng 30 - 40% tổng số chất hữu Nước thải từ ngành thực phẩm, nhà hàng, lò mổ, hộ gia đình, chứa nồng độ dầu mỡ động, thực vật cao (>100mg/L) Nồng độ dầu mỡ nước thải sinh hoạt chưa xử lý phạm vi từ 50 đến 100mg/l Nước thải xuất phát từ khu bếp có lượng dầu mỡ thải cao Nồng độ dầu mỡ cao nước thải thường gây nhiều vấn đề lớn trình xử lý nước thải [1] Dầu mỡ gây tắc nghẽn ống nước hộ gia đình, nhà hàng, qn ăn hay nhà bếp tập thể Trong trình chế biến thức ăn lau rửa vật dụng chế biến dầu 46 mỡ, vụn thực phẩm, theo nước thải vào đường ống thoát nước Dầu mỡ khơng tan nước, độ bám dính cao nên vào đường ống, chúng bám lại thành ống khơng theo nước thải ngồi Tại đây, chúng liên kết với tạo thành mảng lớn giữ vụn thực phẩm, rác thải lại Lâu ngày xuất mảng lớn che bít đường ống khiến nước khơng thể xuống Trường hợp dễ thấy hộ gia đình bồn rửa bát bị tắc nghẽn thường xuyên xảy nhà hàng, quán ăn, với số lượng lớn thực phẩm cung cấp hàng ngày, nên thời gian ngắn đường ống nước bị tắc nghẽn nhanh chóng [2] Hiện có số phương pháp xử lý tắc đường ống dầu mỡ như: sử dụng hóa Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2020 Kết nghiên cứu KHCN chất, sử dụng biện pháp vật lý hay sử dụng chế phẩm sinh học Phương pháp hóa học thường sử dụng chất tẩy rửa mạnh gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người dùng gây ảnh hưởng xấu tới môi trường sinh thái Biện pháp vật lý thường tháo dỡ nạo vét mỡ đường ống gây bất tiện, ảnh hưởng kết cấu hệ thống, gây mùi khó chịu q trình thực Phương pháp sinh học lợi dụng khả hoạt động vi sinh vật để phân giải chất bền hữu nước thải Chúng sử dụng hợp chất hữu số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Phương pháp thường sử dụng để làm nước thải có chất hữu hòa tan cao chất phân tán nhỏ, dạng keo Đối với chất hữu có nước thải phương pháp dùng để khử hợp chất tinh bột, protein, chất béo, sunfit, hay muối amoni nitrat tức chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn [3],[4] Ở Việt Nam, số khách sạn nhà hàng sử dụng chế phẩm sinh học nhập ngoại Tuy nhiên, chế phẩm sinh học nhập ngoại có giá thành cao, liều lượng sử dụng nhiều, có chứa chủng vi sinh vật ngoại lai, khó kiểm sốt an tồn sinh học gây ảnh hưởng tới hệ sinh thái Trong môi trường tự nhiên, thường tồn chủng vi sinh vật có khả thích ứng, dùng trực tiếp hợp chất hữu sẵn có mơi trường làm nguồn lượng, cacbon để sinh trưởng, phát triển [5] Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng vi sinh vật có hoạt tính phân hủy dầu mỡ cao phân lập từ đường ống thoát nước thải nhà hàng Việt Nam để xử lý dầu mỡ nước thải hoàn toàn khả thi Dưới đây, chúng tơi xin trình bày số kết nghiên cứu ứng dụng chủng vi sinh vật phân lập Việt Nam để xử lý dầu mỡ nước thải nhà hàng II ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Nước thải nhà hàng chứa nhiều dầu mỡ - Mỡ cục thu gom từ đường ống thoát nước nhà hàng - Chủng vi khuẩn phân giải lipid Bacillus.subtilis L2 chủng Sphingomonas N1 phân lập từ đường ống nước thải nhà hàng Hà Nội - Dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn phân giải lipid: chủng Bacillus.subtilis L2 mật độ 3x109CFU/ml, chủng Sphingomonas N1 mật độ 2,5x 108CFU/ml 2.2 Phương pháp nghiên cứu a) Thí nghiệm đánh giá khả hịa tan mỡ cục bình nón 500ml: Hình Thí nghiệm đánh giá khả hòa tan dầu mỡ cục chủng vi khuẩn bình nón Mơ tả thí nghiệm: - TN1: 100ml nước thải nhà hàng + 20g mỡ cục - TN2: 100ml nước thải nhà hàng + 20g mỡ cục + 1% dịch nuôi cấy vi sinh vật - TN3: 100ml nước thải nhà hàng + 20g mỡ cục + 3% dịch nuôi cấy vi sinh vật - TN4: 100ml nước thải nhà hàng + 20g mỡ cục + 5% dịch ni cấy vi sinh vật b) Thí nghiệm đánh giá khả xử lý nước thải nhà hàng theo mẻ quy 10 lít - TN5: 10 lít nước thải nhà hàng - TN6: 10 lít nước thải nhà hàng + 5% dịch ni cấy vi sinh vật Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2020 47 Kết nghiên cứu KHCN Mẫu lấy thời điểm ngày đầu, ngày, ngày, ngày, ngày, ngày, ngày, ngày ngày để xác định COD, BOD, tổng dầu mỡ theo thời gian xử lý 2.3 Phương pháp phân tích - BOD5 theo TCVN 6001-2:2008 - COD theo SMEWW 5220C:2017 - Tổng dầu mỡ theo SMEWW 5520.B:2012 2.4 Phương pháp xử lý số liệu Các số liệu xử lý theo phương pháp thống kê sinh học phần mềm Excel phần mềm xử lý thống kê thông dụng khác III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá hiệu phân giải mỡ cục lấy từ đường ống bình nón 500ml Kết thử nghiệm đánh giá khả phân giải dầu mỡ dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn Bacillus.subtilis L2 Sphingomonas N1 Hình cho thấy, bổ sung dịch lên men chúng có tác dụng phân giải dầu mỡ tốt so với không bổ sung liều lượng dịch nuôi cấy bổ sung khác cho hiệu phân giải khác nhau: - Ở thí nghiệm TN2 bổ sung 1% dịch ni cấy, hiệu phân giải dầu mỡ đạt 50% sau 96h thử nghiệm đạt 98% sau 168h 25 - Thí nghiệm TN4 bổ sung 5% dịch ni cấy hiệu phân giải dầu mỡ cao đạt 68% sau 96h thử nghiệm đạt 100% sau 144h thử nghiệm - Cịn thí nghiệm TN1 khơng bổ sung dịch ni cấy hiệu phân giải dầu mỡ giảm thấp đạt 12,5% sau 168h thử nghiệm Từ kết cho thấy, dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn B.subtilis L2 và Sphingomonas N1 có khả xử lý dầu mỡ nước thải tốt so với vi sinh vật có sẵn nước thải, liều lượng dịch bổ sung nhiều hiệu suất phân giải dầu mỡ cao 3.2 Đánh giá hiệu xử lý nước thải nhà hàng theo mẻ quy mơ 10 lít/mẻ Kết đánh giá diễn biến tổng dầu mỡ theo thời gian xử lý Hình 3, Hình Hình cho thấy, bổ sung dịch nuôi cấy chủng vi sinh tuyển chọn có hiệu cao so với việc hòa tan mỡ cục mà cải thiện chất lượng nước Ở TN6 có tốc độ phân giải dầu mỡ cao ngày đầu, hiệu suất đạt 80% sau ngày xấp xỉ 100% sau ngày, mẫu TN5 khơng bổ sung hiệu suất phân giải dầu mỡ đạt 20% sau ngày thử nghiệm 120 20 100 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h 168h 0h 20 144h TN4 96h 40 120h TN3 72h 10 60 48h TN2 80 0h TN1 24h 15 - Thí nghiệm TN3 bổ sung 3% dịch ni cấy, hiệu phân giải dầu mỡ đạt 60% sau 96h thử nghiệm đạt 100% sau 168h Hình Khả phân giải dầu mỡ theo thời gian thử nghiệm 48 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2020 Kết nghiên cứu KHCN Kết đánh giá diễn biến nồng độ BOD5, COD theo thời gian xử lý Hình Hình cho thấy nồng độ chúng mẫu TN6 giảm mạnh theo thời gian xử lý đầu, hiệu suất BOD5 COD đạt 80% sau ngày 90% sau ngày Trong mẫu TN5 khơng bổ sung nồng độ COD, BOD5 giảm chậm nhiều, hiệu suất BOD5 sau ngày đạt khoảng 25% sau ngày đạt 55%, cịn COD đạt 35% sau ngày 60% sau ngày Nồng độ BOD5 COD giảm nhiều trình phân giải dầu mỡ thành phân tử nhỏ cung cấp nguồn dinh dưỡng cacbon cho vi sinh vật khác có nước thải sinh trưởng tốt hơn, nên hiệu xử lý nước tăng lên Từ kết chứng minh bổ sung dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn tuyển chọn để xử lý nước thải nhà hàng có tác dụng phân giải dầu mỡ xử lý thành phần ô nhiễm BOD5, COD tốt so với không bổ sung 25 100 20 80 90 70 15 60 50 10 40 30 TN5 TN6 20 10 Hình Diễn biến tổng dầu mỡ hiệu suất xử lý dầu mỡ theo thời gian xử lý 300 100 90 250 80 70 200 60 150 50 40 100 30 TN6 20 50 TN5 10 Hình Diễn biến nồng độ BOD5 hiệu suất xử lý BOD5 theo thời gian xử lý Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2020 49 Kết nghiên cứu KHCN 450 450 00 100 350 350 80 80 90 90 400 400 70 70 300 300 60 60 250 250 50 50 200 200 40 40 150 150 30 30 100 100 TTN6 N6 20 20 50 50 TTN5 N5 10 10 Hình Diễn biến nồng độ COD hiệu suất xử lý COD theo thời gian xử lý IV KẾT LUẬN Kết nghiên cứu bổ sung dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn B.subtilis L2 chủng Sphingomonas N1 để xử lý dầu mỡ nước thải bình nón 500ml cho thấy hai chủng có khả phân giải dầu mỡ cao so với không sử dụng, hiệu suất phân giải đạt 87,5% sau ngày thí nghiệm với lượng dịch bổ sung 5%, cịn mẫu đối chứng khơng bổ sung hiệu suất đạt 12,5% sau ngày Kết thử nghiệm xử lý nước thải nhà hàng theo mẻ quy mơ 10 lít cho thấy hiệu xử lý dầu mỡ mẫu thí nghiệm có bổ sung 5% dịch ni cấy chủng vi khuẩn cho hiệu suất xử lý cao so với không bổ sung: hiệu suất phân giải dầu mỡ đạt gần 100%, BOD5 đạt 95% COD đạt 94%, mẫu đối chứng khơng bổ sung hiệu suất phân giải dầu mỡ đạt 20%, BOD đạt 55%, COD đạt 60% sau ngày xử lý Dịch ni cấy chủng vi khuẩn có khả sử dụng nghệ sinh học để xử lý nước thải bị ô nhiễm dầu mỡ LỜI CẢM ƠN: Nghiên cứu hồn thành khn khổ nhiệm vụ: “Xây dựng mơ hình sử 50 dụng vi sinh vật sinh lipaza cao để xử lý dầu mỡ động thực vật nước thải” QBVMT.01/18-19, Tập thể tác giả chân thành cảm ơn Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam tài trợ kinh phí thực nhiệm vụ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Hồng Thi (2011), “Quá trình phân hủy chất thải hữu giàu dầu mỡ điều kiện kỵ khí”, Tạp chí Cơng nghệ sinh học, 9(1), 1-11 [2] Trần Thanh Trúc (2005), “Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm”, Giáo trình Trường Đại học Cần Thơ [3] Trần Đăng Khoa, Lê Quang Huy, Ngô Đại Nghiệp (2011), “Sàng lọc, thu nhân khảo sát hoạt tính lipaza từ Bacillus”, Science & Technology Development, Vol 14, No.T3, Trang 64 [4] Prasad MP & Manjunath K (2012), “Comparative study on biodegradation of lipid rich wastewater using lipazaproducing bacterial species”, Indian Journal of Biotechnology, 10 (11), 121-124 [5] Wakelin, N., & Forster, C (2007), “An investigation into microbial removal of fats, oils and greases”, Bioresource Technology, 59(1), 37-43 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2020 ... kết nghiên cứu ứng dụng chủng vi sinh vật phân lập Việt Nam để xử lý dầu mỡ nước thải nhà hàng II ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Nước thải nhà hàng chứa nhiều dầu mỡ. .. hàng + 20g mỡ cục + 5% dịch nuôi cấy vi sinh vật b) Thí nghiệm đánh giá khả xử lý nước thải nhà hàng theo mẻ quy 10 lít - TN5: 10 lít nước thải nhà hàng - TN6: 10 lít nước thải nhà hàng + 5%... nghệ sinh học để xử lý nước thải bị ô nhiễm dầu mỡ LỜI CẢM ƠN: Nghiên cứu hoàn thành khn khổ nhiệm vụ: “Xây dựng mơ hình sử 50 dụng vi sinh vật sinh lipaza cao để xử lý dầu mỡ động thực vật nước