Nghiên cứu thành phần và hiệu quả xử lý nước thải nhà máy bia của chế phẩm sinh học bio pb

Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT PHẠM THẾ VIỆT NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VÀ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY BIA CỦA CHẾ PHẨM SINH HỌC BIO - PB LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Hà Nội – 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT PHẠM THẾ VIỆT NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VÀ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY BIA CỦA CHẾ PHẨM SINH HỌC BIO - PB Chuyên ngành : Vi Sinh Vật Học Mã số : 60 42 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS.PHÍ QUYẾT TIẾN Hà Nội – 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Việt Nam nước có kinh tế phát triển nhanh, kéo theo phát triển nhiều ngành công nghiệp chế biến, sản xuất dịch vụ gia tăng Việc phát triển nhanh ngành tạo lượng lớn chất thải nước thải, không xử lý cách dẫn đến ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sống người dân, phát triển kinh tế diện mạo đất nước Đối với chất thải nước thải ngành sản xuất thực phẩm bia, rượu, chế biến sản phẩm đồ hộp…, thành phần chủ yếu hỗn hợp hợp chất hydocacbon, protein, lipit Đây thành phần dễ phân hủy vi sinh vật, không xử lý triệt để gây nhiễm nghiêm trọng Có thể xử lý nước thải theo nhiều cách, biện pháp xử lý hiệu sử dụng chủng vi sinh vật có khả phân hủy nhanh, đặc hiệu với loại hợp chất hữu, có giá thành thấp, ổn định không gây tác động xấu đến môi trường Trong tự nhiên, vi sinh vật với đặc tính ưu việt sẵn có hàng ngày, hàng phân hủy chất hữu phức tạp thành hợp chất trung gian hợp chất đơn giản Do vậy, hệ vi sinh vật tự nhiên xem nhà máy xử lý ô nhiễm khổng lồ Các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu để khai thác ứng dụng lợi vi sinh vật tạo điều kiện tốt cho chúng phát triển điều kiện quy mơ có kiểm sốt, bước bắt chúng phục vụ cho hoạt động sống người [9; 11] Hệ vi sinh vật sử dụng trình xử lý nước thải gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn… vi khuẩn chiếm số lượng lớn Trong bể xử lý sinh học, vi khuẩn đóng vai trị hàng đầu chịu trách nhiệm phân hủy thành phần hữu nước thải Theo nhiều học giả, bùn hoạt tính có nhiều vi sinh vật thuộc chi khác như: Actinomyces, Arthrobacter, Bacillus, Corynebacterium, Deslfotomacillium, Micrococcus, Pseudomonas, Sarcina,… Nhóm nấm men xuất xử lý nước thải với vai trị chuyển hóa đường đơn thành rượu, bao gồm chi Saccharomyces, Pichia…và giúp hạn chế phát triển nhóm vi khuẩn kỵ khí khác [14; 16] Trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp phương pháp sinh học, hệ vi sinh vật sử dụng xử lý nước nước thải có khả phân hủy hợp chất gây Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ô nhiễm nhiều nhóm nghiên cứu nước nghiên cứu từ lâu Tuy nhiên, số hệ thống trình xử lý xảy bùn yếm khí có sẵn bùn hoạt tính chưa thể xử lý triệt để nguồn ô nhiễm thời gian xử lý kéo dài Vì vậy, bổ sung vi sinh vật hữu ích q trình xử lý chất thải không gây ảnh hưởng xấu tới môi trường giúp cho trình xử lý diễn nhanh hơn, tiết kiệm chi phí thời gian xử lý [14; 17] Thị trường chế phẩm sinh học Việt Nam nhu cầu sử dụng chế phẩm sinh học lớn áp dụng thành công số nhà máy sản xuất thực phẩm công nghiệp Tuy nhiên, với chế phẩm thương mại thị trường phong phú đa dạng, việc đánh giá chế phẩm sinh học sản xuất nước hay nhập cần phải kiểm tra đánh giá tiêu chuẩn Xuất phát từ yêu cầu nhà máy bia Hà Nội việc thử nghiệm loại chế phẩm sinh học Bio-BP nhập ngoại nhằm tăng cường hiệu xử lý nước thải hệ thống xử lý sẵn có nhà máy, yêu cầu đánh giá thành phần chế phẩm hiệu sử dụng cần thiết Ngoài ra, giai đoạn sản xuất vào mùa hè, mùi hôi từ hệ thống xử lý nước thải gây làm nhiễm nguồn khơng khí nhà máy khu vực dân cư lần cận Chính vậy, chúng tơi thực đề tài “Nghiên cứu thành phần hiệu xử lý nước thải nhà máy bia chế phẩm Bio-PB” với nội dung nghiên cứu chính: - Nghiên cứu thành phần chế phẩm sinh học Bio-PB - Nghiên cứu đặc điểm chủng vi sinh vật chế phẩm Bio-PB - Đánh giá hiệu hỗ trợ xử lý nước thải chế phẩm sinh học giai đoạn xử lý vào mùa hè 2013 Đề tài thực với hỗ trợ Viện nghiên cứu Gia Dày - Bộ Cơng Thương Phịng Cơng nghệ lên men - Viện Công nghệ sinh học – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ PHẦN I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc thải hữu giới Việt Nam 1.1.1 Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc thải hữu giới Sự phát triển phương pháp thứ cấp để xử lý nước thải năm đầu kỷ XX cho cải tiến đáng kể y tế công cộng môi trường suốt thời gian này, việc phát minh "bùn hoạt tính" cho quy trình xử lý nước thải Fowler cộng Đại học Manchester tiến hành Trạm Thí nghiệm Lawrence Massachusetts liên quan đến việc sục khí vào nước thải bình phủ lớp tảo [13] Các đồng nghiệp Fowler, Edward Ardern Lockett, người triển khai nghiên cứu với Văn phịng cơng ty đường sơng Manchester cơng trình xử lý nước thải Davyhulme Thí nghiệm thực lò phản ứng cách hút thu vào, việc xử lý cho hiệu cao Họ sục khí liên tục cho nước thải khoảng tháng kết đạt nitrat hóa hồn tồn ngun liệu mẫu [13] Điều bùn hoạt hóa chất (một cách tương tự than hoạt tính) q trình đặt tên bùn hoạt tính Kết cơng bố cơng trình Hội thảo 1914, lần hệ thống quy mô đầy đủ với dòng chảy liên tục lắp đặt Worcester hai năm sau Do hậu chiến tranh giới thứ phương pháp xử lý truyền bá nhanh chóng, đặc biệt Hoa Kỳ, Đan Mạch, Đức Canada [13] Vào cuối năm 1930, việc xử lý nước thải bùn hoạt tính q trình chủ yếu sử dụng tồn giớ : Actinomyces, Arthrobacer, Bacillus, Bacterium, Corynebacterium, Desulfotomacillium, Micrococcus, Pseudomonas, Sarcina … [16] Ở Mỹ, hàm lượng nitơ nước thải thường dao động khoảng 20 đến 85 mg/l nitơ dạng hợp chất hữu trung bình từ đến 35 mg/l, hàm lượng NH3 từ 12 đến 50 mg/l [32] Hàm lượng photphate nguồn nước không ô nhiễm nhỏ 0,01 mg/l Theo quy định Hà Lan, tiêu chuẩn Việt Nam, hàm lượng photphate nước uống không vượt mg/l Theo tiêu chuẩn cộng đồng chung châu Âu, nước sinh hoạt, hàm lượng photphate không vượt 2,18 mg/l [30] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Xử lý nước thải trình chế biến rau nhà khoa học Thái Lan sử dụng chủng nấm men Candida utilis CBS1517 có khả đồng hóa tốt loại đường axit hữu có nhiều thành phần nước thải, kết thu cho thấy sau 96 xử lý điều kiện phòng thí nghiệm COD giảm 89,9% pH tăng từ 3,5 lên 8,5 [20 [13]: 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) , COD 57%, T-N 91% [14] 1.1.2 Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc thải hữu Việt Nam Xử lý nước thải vấn đề thời nóng bỏng cộm Việt Nam nay, theo dự báo Tổ chức Kinh tế giới Việt Nam nước có tốc độ phát triển kinh tế vào loại nhanh giới với tốc độ tăng trưởng dự báo 7% thập kỷ tới Tuy nhiên, việc tăng trưởng kinh tế cách nhanh chóng mạnh mẽ đồng thời tạo nên thách thức áp lực tác động mặt môi trường, đó, tác động chất thải rắn nước thải vấn đề xúc Việt Nam Hiện nay, ô nhiễm môi trường vấn đề quan tâm khơng Việt Nam mà cịn nhiều quốc gia giới Theo báo cáo môi trường Quốc gia năm 2010 Bộ Tài Nguyên Môi Trường, từ năm 2007 đến năm 2009, ô nhiễm môi trường nước mặt tất số vượt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT Các số COD, BOD vượt tiêu chuẩn từ đến 10 lần Hàm lượng NH4+ môi trường nước mặt sông Nhuệ, sông Đáy sông Cầu vượt quy chuẩn cho phép QCVN 40:2011/BTNMT cho nước mặt phù hợp với việc bảo tồn động thực vật thủy sinh là 0,2 mg/l Nước thải chăn nuôi nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước Hàm lượng nitơ tổng số nước thải chăn nuôi nằm khoảng từ 512 đến 594 mg/l, NH3 từ 304 đến 471 mg/l, hàm lượng photpho tổng số từ 13,8 ÷ 62 mg/l [7] Ngày nay, với phát triển dân số, rác thải sinh hoạt ngày gia tăng, nước rỉ rác từ hố chôn lấp khu xử lý rác thải gây ảnh hưởng lớn đến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ đời sống người dân xung quanh, gây ô nhiễm nguồn nước mặt nước ngầm quanh khu vực Tổng hàm lượng nitơ nước thải rỉ rác dao động khoảng từ 200 ÷ 2000 mg/l, hàm lượng amoni cao, trung bình 200 mg/l, tiêu chuẩn cho phép 0,2 mg/l [6] Với xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đặc biệt từ Việt Nam gia nhập WTO, với phát triển mạnh mẽ q trình cơng nghiệp hố đất nước, chất thải công nghiệp ngày gia tăng khối lượng, đa dạng chủng loại vấn đề cấp bách xã hội, đòi hỏi phải có nhận thức đắn đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý nước thải Hiện công nghệ xử lý nước thải bị ô nhiễm hợp chất hữu giới Việt Nam chủ yếu sử dụng biện pháp sinh học, phương pháp xử lý hiếu khí xử lý kị khí phổ biến nhất, với nguồn nước thải có mức độ nhiễm cao thơng thường người ta xử lý kết hợp kị khí hiếu khí Kết nghiên cứu Vũ Thúy Nga cộng cho thấy cải thiện chất lượng nước thải chế biến tinh bột sắn chế phẩm vi sinh vật [11] Để nhằm khắc phục tình trạng ô nhiễm nước thải chế biến tinh bột sắn, cơng trình nghiên cứu tập trung tuyển chọn giống vi sinh vật có hoạt tính sinh học cao, sản xuất ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để nâng cao hiệu xử lý nước thải sau biogas nhà máy chế biến tinh bột sắn Kết nghiên cứu tuyển chọn chủng vi sinh vật gồm Bacillus velezensis, Streptomyces fradiae Nitromonas sp có khả chuyển hóa tốt hợp chất hữu nước thải chế biến tinh bột sắn [11] Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn tích lũy poly-photphat xử lý nước thải Lê Quang Khôi cộng cho thấy dịng vi khuẩn tích lũy poly-P tuyển chọn có hiệu suất loại bỏ photphat hịa tan cao [8] Hai dòng vi khuẩn Acinetobacter radioresistens TGT013L Kurthia sp.TGT025L có hiệu loại bỏ PO43- cao mơi trường tổng hợp sau 25 thí nghiệm Sự loại bỏ PO43được thực hoạt động gen ppk dạng IIA trình chuyển hóa photphat thành dạng poly-P tích lũy tế bào Kết nghiên cứu mang lại nhiều triển vọng ứng dụng dịng vi khuẩn tích lũy poly-P để xử lý photpho hịa tan nước thải chăn ni [8] Với mục đích nghiên cứu phát triển cơng nghệ xử lý hiệu đồng thời hữu chất dinh dưỡng nước thải ngành chăn nuôi lợn, nghiên cứu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm Thị Hải Thịnh đồng tác giả, nghiên cứu ảnh hưởng số điều kiện vận hành tỷ lệ COD/T-N (tỉ lệ nhu cầu oxy hóa học tổng nitơ) chế độ sục khí đến hiệu xử lý COD T-N trình SBR nước thải chăn nuôi qua xử lý kị khí Với chế độ hai chu trình thiếu - hiếu khí thích hợp, hiệu xử lý COD T-N đạt cao, tương ứng khoảng 90% 80 ÷ 85% [13] Tuy nhiên nồng độ T-N nước thải chăn nuôi lợn cao thay đổi khoảng rộng, nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nitơ trình nhằm đáp ứng cách ổn định quy chuẩn xả thải cần thiết Theo Phan Đỗ Hùng cộng cho thấy ảnh hưởng tỉ lệ cấp nước thải đến hiệu xử lý trình SBR hai chu trình thiếu - hiếu khí cấp nước hai lần so sánh với chế độ cấp nước lần Với q trình SBR hai chu trình thiếu-hiếu khí, cấp nước hai lần giải pháp để nâng cao hiệu xử lý T-N trình Thực nghiệm cho thấy, tăng tỉ lệ cấp nước (tỉ lệ lượng nước thải cấp lần thứ tổng lượng nước thải xử lý mẻ), lúc đầu hiệu suất xử lý T-N tăng, nhiên đến giới hạn định hiệu suất xử lý T-N giảm trở lại Hiệu suất xử lý T-N ba tỉ lệ cấp nước nghiên cứu cao, tỉ lệ 2/3 đạt cao nhất, khoảng 85 ÷ 90% Hiệu suất xử lý T-N thực nghiệm tỉ lệ cấp nước thấp 1/2 2/3 phù hợp với hiệu suất lý thuyết Hiệu suất xử lý COD chế độ cấp nước hai lần cao, 85 ÷ 90% tỉ lệ cấp nước 2/3, xấp xỉ với trường hợp cấp nước lần [7] 1.2 Sơ lƣợc tình hình phát thải xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội (Habeco) có trụ sở 183 Hồng Hoa Thám, Ba Đình, Hà Nội thành lập ngày 16 tháng năm 2003 theo Quyết định số 75/2003/QĐ – BCN Bộ trưởng Bộ Công nghiệp (nay Bộ Công Thương) sở xếp lại Công ty Bia Hà Nội đơn vị thành viên; thức chuyển sang tổ chức hoạt động theo mơ hình cơng ty mẹ - công ty Quyết định số 36/2004/QĐ-BCN ngày 11/05/2004 Bộ trưởng Bộ Công nghiệp Ngành nghề chủ yếu Tổng công ty gồm: sản xuất, kinh doanh bia, rượu, nước giải khát bao bì; xuất nhập nguyên liệu, vật tư, thiết bị, phụ tùng, phụ liệu, hố chất; dịch vụ khoa học cơng nghệ, tư vấn đầu tư, tạo nguồn vốn đầu tư, tổ chức vùng nguyên liệu, kinh doanh bất động sản, dịch vụ ngành nghề khác theo luật định Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Nước thải nhà máy bao gồm nước thải sản xuất, nước thải làm lạnh nước mưa Nước thải sản xuất bao gồm loại sau: - Nước thải trình tách đại mạch sau phân huỷ bột - Nước thải rửa thiết bị lọc - Nước rửa chai téc - Nước rửa nhà, phòng lên men, phòng tang trữ bia - Nước thải từ nồi - Nước vệ sinh * Nước thải đầu vào cơng ty có thơng số trung bình: - Lưu lượng: 50 m3/giờ - Nhu cầu Oxy hóa học (COD) : 2.400 mg/l - Nhu cầu Oxy sinh học (BOD) : 1600 mg/l - Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): 1.030 mg/l * Sơ đồ đơn giản quy trình xử lý tại: Bể điều hịa (70 m3) Bể ổn định lưu lượng Bể cân (điều chỉnh pH, 900 m3) Bể hiếu khí (550 m3) Bể yếm khí (550 m3) Bể lắng Bể yếm khí (550 m3) Bể hiếu khí (550 m3) Tuần hồn bùn Hình 1.1 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải Habeco Yêu cầu nước thải đầu nước thải nhà máy bia Hà Nội - Nhu cầu Oxy hóa học COD < 100 mg/l - Nhu cầu Oxy sinh học BOD < 50 mg/l - Tổng chất rắn lơ lửng TSS < 100mg/l Dịng thải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Quy trình vận hành bể nhà máy bia Hà Nội - Bể điều hòa: nhằm thu gom hòa trộn nguồn nước thải lưu lượng ổn định - Bể ổn định lưu lượng: điều chỉnh lưu lượng thích hợp - Bể cân bằng: điều chỉnh pH nguồn dinh dưỡng bổ sung trước đưa vào xử lý - Bể yếm khí: thực trình xử lý yếm khí nhằm giảm 60 ÷ 70 % giá trị COD BOD nước thải - Bể hiếu khí 1, bể hiếu khí 2: cung cấp đủ lượng oxy cần thiết cho phản ứng sinh hóa xảy bể cấp khí liên tục (cho xử lý hiếu khí xử lý thiếu khí) giữ cho bùn hoạt tính (chứa vi sinh vật) trạng thái lơ lửng nước thải xử lý loại bỏ thành phần hữu ô nhiễm Bể lắng: Bổ sung chất trợ lắng PAC (Poly aluminium chloride) nhằm lắng chất lơ lửng lại nước thải tác dụng trọng lực 1.3 Nguyên lý xử lý chất thải hữu nƣớc thải phƣơng pháp sinh học Những chất gây ô nhiễm nghiêm trọng thường có cấu trúc cấu thành từ nguyên tử cacbon, nitơ, lưu huỳnh, photpho hay kim loại nặng Quá trình phân giải hợp chất cacbon nitơ q trình sinh hố phức tạp thơng qua hoạt động sống vi sinh vật, nhờ mà số lượng lớn chất hữu cao phân tử phân giải thành chất có khối lượng phân tử thấp, từ vi sinh vật khác chuyển hóa thành sinh khối tế bào, khí (CO2, H2S, N2, NH4…) [14] Các hợp chất hydratcacbon bao gồm (xenluloza, tinh bột, dextrin…) có nhiều nước thải sở chế biến lương thực hay sản xuất rượu bia nhóm vi sinh vật đặc thù đảm nhận phân giải thành tiểu phần nhỏ để tế bào vi sinh vật sử dụng cho mục đích khác nhau, bao gồm: tạo sinh khối vi sinh vật, tạo sản phẩm trao đổi chất chất khí (N2, CO2)…, axit hữu axit focmic, axit axetic, axit lactic… Để phân giải xenluloza, nhiều loại vi sinh vật có khả sinh enzym hỗ trợ xúc tác trình phân giải xenluloza [20] Cơ chế phân giải xenluloza sau: xenlulaza Xenluloza → xenlobiaza Đường tan (xenlobioza) → Glucoza Tinh bột chất dự trữ chủ yếu thực vật, có mặt hạt hòa thảo, củ, thân Tinh bột gồm cấu tử amyloza (25%) amylopectin 10 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 12 Asen mg/kg 1,30 13 Cu mg/kg 28,09 14 Co mg/kg 0,94 15 Hg mg/kg KPH 16 Pb mg/kg 1,77 17 E coli CFU/g KPH 18 Salmonella CFU/2 g KPH Kết luận: Trong thành phần chế phẩm Bio – PB không chứa vi sinh vật thành phần gây huy hại cho người động vật 3.2 Đánh giá hiệu chế phẩm sinh học Bio – PB 3.2.1 Đánh giá hiệu trình hoạt hóa chế phẩm Theo hướng dẫn nhà sản xuất, chế phẩm sinh học Bio – PB cần hoạt hóa 24 để tăng mật độ vi khuẩn trước bổ sung vào hệ thống xử lý nước thải Quá trình sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn chế phẩm Bio – PB đánh giá sau q trình hoạt hóa sục khí điều kiện phịng thí nghiệm hệ thống xử lý nước thải Công ty Habeco (Bảng 3.7) Bảng 3.7 Sinh trưởng phát triển vi khuẩn chế phẩm sau hoạt hóa Thời gian Mật độ vi khuẩn (CFU/g) Trong Phịng thí nghiệm Đánh Tại Cơng ty Habeco hoạt hóa giá chung Pediococcus sp Bacillus sp Pediococcus sp Bacillus sp 5,4.106 1,81.106 5,3.106 6,5.106 - 12 1,6.107 1,6 107 6,6 107 5,7.108 - 24 2,4.109 1,06.109 1,09.108 1,17.109 Tốt (giờ) Sau 24 hoạt hóa, mật độ hai nhóm vi khuẩn Pediococcus sp Bacillus sp chế phẩm sinh học tăng mạnh điều kiện phịng thí nghiệm (đạt 2,4.109 1,06.109) hệ thống xử lý nước thải (1,09.108 1,17.109) Như vậy, khả phát triển vi khuẩn q trình hoạt hóa tốt, mật độ vi khuẩn tăng lên đáng kể Ngoài ra, vi khuẩn sau q trình hoạt hóa giúp giảm thời gian thích 39 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ nghi vi sinh vật môi trường nước thải, nâng cao hiệu xử lý chất thải ô nhiễm 3.2.2 Đánh giá tiêu nƣớc thải hệ thống xử lý sử dụng chế phẩm sinh học Bio – PB 3.2.2.1 Chỉ tiêu nƣớc thải hệ thống trƣớc sử dụng chế phẩm sinh học Nhằm đánh giá hiệu xử lý nước thải chế phẩm Bio-BP, mẫu nước thải lấy hàng ngày thời điểm cố định để phân tích đánh giá thơng số: COD, BOD5; màu sắc, mùi… trước sau sử dụng chế phẩm sinh học Bio-PB Kết đánh giá tiêu nước thải hệ thống xử lý nước nhà máy Habeco được thể Bảng 3.8 40 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bảng 3.8 Các tiêu nước thải hệ thống trước sử dụng chế phẩm Bio – PB STT Các tiêu phân Đơn vị tích Đầu vào hệ Đầu hệ thống thống QCVN QCVN 40:2011/BTNMT- 40:2011/BTNM mức A T-mức B pH - 6,77 7,94 6-9 5,5-9 Mùi - Khó chịu Khó chịu - - Màu sắc Pt-Co 157 131 50 150 BOD5 mgO2/l 2410 142 30 50 COD mgO2/l 2840 184 75 150 Cặn toàn phần mg/l 3235 80 50 100 Asen (As) mg/l 12,8x10-3 7,2 x10-3 0,05 0,1 Thuỷ ngân (Hg) mg/l KPH KPH 0,005 0,01 Xianua (CN-) mg/l KPH KPH 0,07 0,1 10 Phenol mg/l 0,0962 0,0355 0,1 0,5 11 Clo dư mg/l 0 12 Sunfua mg/l 0,02 < 0,01 0,2 0,5 13 Florua (F-) mg/l 1,04 0,77 10 14 Clorua mg/l 55,0 35,0 500 1000 15 Amoni mg/l 0,22 0,20 10 41 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 16 Tổng Nitơ mg/l 37,89 33,60 20 40 17 Tổng photpho mg/l 9,66 7,87 18 Coliform MPN/100ml 2,4x105 4,3x104 3000 5000 19 Salmonella MPN/100ml KPH KPH Ghi chú: “KPH”: không phát Kết bảng 3.8 cho thấy, tiêu pH, hàm lượng Asen, Hg2+, Xianua, Phenol, Clo dư, Sunfua, Florua (F-), Clorua, Amoni, Salmonella mẫu nước thải đầu có đạt tiêu chuẩn loại A, QCVN 40:2011/BTNMT Các tiêu màu sắc, cặn toàn phần, tổng nitơ đạt tiêu chuẩn loại B, QCVN 40:2011/BTNMT Các tiêu BOD5, COD, tổng phospho chưa đạt tiêu chuẩn loại B, QCVN 40:2011/BTNMT Đặc biệt, hệ thống xử lý nước thải tạo mùi khó chịu, gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động trực tiếp hệ thống khu dân cư xung quanh Do vậy, chất lượng nước sau xử lý chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu theo quy định tiêu chuẩn loại B, QCVN 40:2011/BTNMT Để tăng cường hiệu xử lý hệ thống, kết đánh giá tập trung vào tiêu xả thải chưa đáp ứng tiêu chuẩn loại B, QCVN 40:2011/BTNMT, bao gồm: BOD5, COD hiệu xử lý mùi Bảng 3.9 thể giá trị trung bình tiêu BOD5, COD hệ thống Bảng 3.9 Các tiêu nước thải hệ thống trước sử dụng chế phẩm Bio – PB (Kết trung bình đợt lấy mẫu 14 ngày) Đầu vào hệ thống Đầu yếm khí Đầu hệ thống COD BOD5 COD BOD5 COD BOD5 Mùi Hiệu xử yếm khí (%) STT Thời gian (ngày) 28/5 29/5 2400 2840 1920 2410 880 1020 840 800 224 194 176 142 Khó chịu Khó chịu 63,33 64,08 90,66 93,16 30/5 3040 2580 1090 670 207 160 Khó chịu 64,14 93,19 42 Hiệu q trình xử lý (%) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31/5 3500 2300 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1200 884 232 120 Khó chịu 65,71 93,37 Kết phân tích cho thấy, giá trị COD BOD5 đầu vào hệ thống không ổn định, giá trị COD dao động từ 2400 đến 3500 mgO2/l; lưu lượng đầu vào hệ thống đạt 25 ÷ 35 m3/giờ Tuy nhiên, hệ thống hoạt động với thời gian lưu nước thải hệ thống 20 Nước thải đầu hệ thống có giá trị BOD cao chuẩn loại B, QCVN 40:2011/BTNMT hầu hết đợt lấy mẫu 3.2.2.2 Khảo sát tiêu nƣớc thải hệ thống xử lý chất thải sử dụng chế phẩm Bio–PB Bảng 3.10 Các tiêu nước thải hệ thống xử lý sử dụng Bio – PB theo thời gian Stt Thời Liều Đầu vào hệ Đầu bể yếm gian dùng thống khí (ngày) (kg) COD BOD COD BOD Đầu hệ thống COD BOD Mùi HS xử lý HS xử lý Đánh yếm (%) khí giá hệ chung thống (%) 1/6 6,0 3040 2400 680 590 72 60 Mùi nhẹ 77,63 97,6 Đạt loại B 4/6 4,8 2200 1820 560 480 54 44 Giảm dần 74,54 97,5 Đạt loại B 5/6 3,6 2860 2000 480 410 60 50 Bình thường 83,21 97,9 Đạt loại B 6/6 2,4 3120 2210 490 400 40 36 Bình thường 84,29 98,7 Đạt loại B 7/6 2,4 3800 2970 620 320 92 40 Bình thường 83,68 97,5 Đạt loại B 8/6 2,4 3655 2900 620 280 98 30 Bình thường 83,03 97,3 Đạt loại B 11/6 2,4 3050 2300 660 310 96 40 Bình thường 78,36 96,8 Đạt loại B 12/6 2,4 2920 2390 460 370 88 50 Khơng mùi 84,24 96,9 Đạt loại B 43 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 13/6 2,4 2840 2440 620 540 68 54 Không mùi 78,16 97,6 Đạt loại B 10 14/6 2,4 2770 2350 500 360 56 43 Không mùi 81,94 97,9 Đạt loại B 11 15/6 2,4 3200 2750 720 520 68 45 Không mùi 77,50 97,8 Đạt loại B 12 18/6 2,4 2680 2100 480 330 60 50 Không mùi 82,08 97,7 Đạt loại B 13 19/6 2,4 2880 2390 530 370 68 52 Không mùi 81,59 97,6 Đạt loại B 14 20/6 2,4 3168 2750 540 290 56 40 Không mùi 82,95 98,2 Đạt loại B 15 21/6 2,4 2944 2500 510 260 69 50 Không mùi 82,67 97,6 Đạt loại B 16 22/6 2,4 3136 2440 560 320 78 46 Không mùi 82,14 97,5 Đạt loại B 17 25/6 2,4 2360 2120 450 270 65 48 Không mùi 80,93 97,2 Đạt loại B 18 26/6 2,4 2384 1950 540 280 65 44 Không mùi 77,34 97,2 Đạt loại B 19 27/6 2,4 2688 2150 480 320 51 40 Không mùi 82,14 98,1 Đạt loại B 20 28/6 2,4 3136 2600 540 280 64 48 Không mùi 82,78 97,9 Đạt loại B Kết bảng 3.10 cho thấy, chưa sử dụng chế phẩm COD , BOD5 đầu vào trung bình khoảng 2800 2400 mgO2/l, mùi khó chịu COD , BOD5 đầu cao, đạt trung bình 200 159 mgO2/l Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT), nước thải đầu có COD BOD5 lớn giá trị COD BOD5 theo tiêu chuẩn loại B (COD≤150 mgO2/l; BOD5 ≤50 mgO2/l) Sử dụng chế phẩm Bio – PB bổ sung vào hệ thống xử lý cho hiệu rõ rệt, hàm lượng COD ≤100 BOD ≤50 mgO2/ Ngoài ra, nước thải đầu hệ thống trong, khơng mùi Bên cạnh đó, phân tích tiêu nước thải màu sắc, ion kim loại nặng, số coliform Salmonella (Bảng 3.11) cho thấy, nước thải sau xử lý sử dụng chế phẩm Bio – PB đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (QCVN 40:2011/BTNMT) 44 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Ngoài tiêu phân tích BOD5, COD đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (QCVN 40:2011/BTNMT), tiêu khác hệ thống phân tích (Bảng 3.11) Kết phân tích cho thấy, tiêu sau sử dụng chế phẩm sinh học Bio-PB đạt tiêu chuẩn loại A B (QCVN 40:2011/BTNMT) Riêng tiêu Coliform giảm mạnh (đạt tiêu chuẩn loại B (QCVN 40:2011/BTNMT)) mùi nước thải trình xử lý giảm rõ rệt Bảng 3.11 Các tiêu nước thải hệ thống xử lý sử dụng Bio – PB STT Các tiêu phân tích Đầu vào hệ Đầu hệ thống thống C 35 Đơn vị o QCVN QCVN 40:2011/BTNM 40:2011/BTNMTT-mức B mức B 35 40 40 Nhiệt độ Độ màu Pt-Co 147 126 50 150 pH - 6,45 8,19 6-9 5,5-9 BOD5 (20 oC) mgO2/l 2900 30 30 50 COD mgO2/l 3655 98 75 150 Cặn toàn phần mg/l 4288 21,80 50 100 Asen (As) mg/l 10,8.10-3 7,2.10-3 0,05 0,1 Thuỷ ngân (Hg) mg/l - - 0,005 0,01 Xianua (CN-) mg/l 0,0730 0,0143 0,07 0,1 10 Phenol mg/l 0,0933.10-3 0,0362.10-3 0,1 0,5 11 Clo dư (Cl+) mg/l 0 45 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 12 Sunfua mg/l 0,02 0,01 0,2 0,5 13 Florua (F-) mg/l 1,13 0,90 10 14 Clorua mg/l 25,0 22,5 500 1000 15 Amoni (NH4+-N) mg/l 0,27 0,20 10 16 Tổng Nitơ (T-N) mg/l 39,54 25,79 20 40 17 Tổng photpho (T-P) mg/l 7,80 5,02 18 Coliform MPN/100ml 3,2.105 3,8.103 3000 5000 19 Salmonella MPN/100ml KPH KPH Ghi chú: “KPH” - không phát 46 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Các kết so sánh cho thấy, sử dụng chế phẩm sinh học Bio – PB số tiêu nước thải thay đổi rõ rệt: - Hiệu xử lý yếm khí (trung bình tăng từ 65 % lên 80 %) hiệu xử lý bể hiếu khí tăng lên thời gian lưu Hiệu xử lý hệ thống (tăng từ 93% lên 97%) - Các tiêu BOD5, COD trước sử dụng chế phẩm sinh học không đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (QCVN 40:2011/BTNMT) Sau sử dụng chế phẩm sinh học, tiêu BOD5, COD đầu hệ thống ổn định, đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (QCVN 40:2011/BTNMT) - Trước sử dụng chế phẩm sinh học Bio-PB, tiêu coliform không đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (QCVN 40:2011/BTNMT); sau sử dụng chế phẩm sinh học, tiêu coliform giảm xuống đạt yêu cầu xả thải loại B (QCVN 40:2011/BTNMT) - Khi sử dụng chế phẩm sinh học Bio-PB, mùi khó chịu tạo từ hệ thống xả thải giảm rõ rệt dẫn tới cải thiện sức khỏe người lao động giảm nhiễm khơng khí khu dân cư xung quanh 47 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A-Kết luận: Các kết nghiên cứu thu sau: Đã đánh giá thành phần hóa học chế phẩm sinh học không chứa ion kim loại nặng giới hạn cho phép, phù hợp với cơng bố thành phần hóa học nhãn hiệu sản phẩm Thành phần số lượng chủng loại vi sinh vật sản phẩm là: loại Pediococcus pentosaceus 1GD1, Pediococcus acidilactici 1GD2, Bacillus amyloliquefaciens Sử dụng chế phẩm Bio – PB giúp tăng cường hiệu xử lý nước thải, nước thải đầu đạt tiêu chuẩn B theo QCVN 40:2011/BTNMT Đặc biệt, sử dụng chế phẩm sinh học tiêu BOD5, COD, Salmonella mùi ô nhiễm giảm rõ rệt Mặc dù tải trọng COD, BOD5 đầu vào (từ 2400 – 3500 mgO2/l) lưu lượng (từ 25-35 m3 /giờ) biến động theo ngày đặc thù thời vụ sản xuất nên số thời điểm tiêu xả thải chưa đạt yêu cầu Khi sử dụng chế phẩm Bio – PB, hệ thống xử lý chạy ổn định, tiêu kỹ thuật nước thải đầu đảm bảo, đạt tiêu chuẩn xả thải loại B QCVN 40:2011/BTNMT 48 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ B- Kiến nghị Tiếp tục đánh giá khả hỗ trợ chế phẩm sinh học Bio-PB xử lý sinh học nguồn nước thải ô nhiễm hữu khác sở kết đánh giá chế phẩm sinh học Bio-PB Nhà máy bia Hà Nội 49 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Lê Trần Bình, Phan Văn Chi, Nơng 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 Hoàng Kim Cơ, 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 (1978) Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật, tập NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đăng Đức, Đặng Hồng Miên, Nguyễn Vĩnh Phước Nguyễn Đình Quyến, Nguyễn Phùng Tiến, Phạm Văn Ty (1976) Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật, tập Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Egorov NX (1976) Thực tập vi sinh vật NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội (Nguyễn Lân Dũng dịch) Hoàng Huệ (1996) Xử lý nước thải Nhà xuất Xây dựng Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội 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 , 261-265 Lê Quang Khôi, Trương Trọng Ngôn, Cao Ngọc Diệp (2013) Ứng dụng vi khuẩn tích lũy poly-phosphat để loại bỏ phosphor hịa tan nước thải , 284-288 Nguyễn Đức Lượng., Công nghệ vi sinh vật – Tập 1: Cơ sở vi sinh vật công nghiệp, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2006 10 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 50 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ , 389-392 11 Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Quang Huy (2004) Công nghệ xử lý nước thải chất thải rắn NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 12 Quyền Đình Thi, Nơng Văn Hải (2008) Những kỹ thật PCR ứng dụng phân tích DNA, tập 2, NXB KHTN&CN, Hà Nội 13 2012 NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, 153-161 14 Lương Đức Phẩm (2001) Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, Nhà xuất Giáo dục 15 Nguyễn Văn Phước (2006) Giáo trình Xử lý chất thải công nghiệp, Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 16 Nguyễn Văn Phước (2004) Xử lý nước thải phương pháp bùn hoạt tính Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh 17 Trần Đình Toại, Nguyễn Thị Vân Hải (2005) Động học trình xúc tác sinh học, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Tài liệu nƣớc 18 Alimon AR, Pasebani M (2010) Isolation and Identification of Epiphytic Lactic Acid Bacteria from Guinea Grass (Panicum maximum) American Journal of Animal and Veterinary Sciences 5:146-150 19 Bernfeld AP (1995) Methods in Enzymology, Vol 1, pp 149-158 20 Bhat M.K (2000) Cellulases and related enzyms in biotechnology Advance in Biotechnology 18:355 - 383 21 Grady CPL, Daigger GT, Lim HC (1999, Biological wastewater treatment (Second Edition, Revised and Expanded), Marce Dekker, Inc – New York, Basel, Hong Kong 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 22 Randall CW, Barnard JL, Stensel HD (1999) Design and retrofit of wastewater treatment plants for biological nutrient removal – Water quanlity management library, Volume 5, Technomic Publishing Co., Inc, Lancaster – Basel 23 Ramadan H, Ponce VM (2006) Design and performance of waste stabilization ponds, www.stalibizationponds.sdsu.edu 24 Beun JJ, Loosdrecht MCM, Heijnen JJ (2000) Delft University of Technology., Aerobic granulation in a sequencing batch airlift reactor, Kluyver laboratory for Biotechnology, The Netherlands 25 Holt JG, Krieg NR, Sneath PHA, Staley JT, Stanley TW (1986) Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology, 9th Edition, Vol 26 Furukawa K, Pham KL, Hiroyuk T, Ritsuko H, Takao F (2005) Anammox and partial nitritation as novel nitrogen removal processes, Report of Furukawa Lab 27 Lettingas V (1997) Department of Water pollution control Agricultural university., Instruction manual for the understanding and use of anaerobic wastewater treatment methods, The Neitherlands 28 Mackenzio LD, Macten SJ (1999), Principles of Environmental Engineering and Science Springerlink, Nertherland 29 Sherwood CR, Brooks EJM, Crites RW (1998) Natural systems for Waste Management & Treatment, Mc Graw-Hill Book Company 30 Spellman FR (1999) Spellman’s Standard Handbook for Wastewater Operation, Vol 1, Technomic Pub l., Lancaster, PA 31 Reynolds TD (1998) Texas A&M University, Unit operations and processes in environmental engineering, Brooks/Cole Engineering Division - Monterey, California 32 Washington Depart of Health (2005) Nitrogen reducing Technologies for onsite wastewater treatment system 52 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ PHỤ LỤC Hoạt hóa chế phẩm Bio-BP nhà máy bia Hà Nội 53 ... chế phẩm Bio- PB? ?? với nội dung nghiên cứu chính: - Nghiên cứu thành phần chế phẩm sinh học Bio- PB - Nghiên cứu đặc điểm chủng vi sinh vật chế phẩm Bio- PB - Đánh giá hiệu hỗ trợ xử lý nước thải chế. .. giá hiệu sử dụng tính an tồn chế phẩm Bio- BP Chế phẩm Bio- BP có chức sử dụng hiệu xử lý chất thải, nước thải nhiễm hữu Tính hiệu chế phẩm Bio- PB sử dụng hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Hà... khả hỗ trợ chế phẩm sinh học Bio- PB xử lý sinh học nguồn nước thải ô nhiễm hữu khác sở kết đánh giá chế phẩm sinh học Bio- PB Nhà máy bia Hà Nội 49 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên