CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.4.6.2.Xác định yếu tố cation Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + trong môi trường ảnh
3.4. Phương pháp nghiên cứu
3.4.6.2.Xác định yếu tố cation Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + trong môi trường ảnh
3.4.6.1 Xác định yếu tố pH môi trường ảnh hưởng đến hiệu suất đông tụ
a. Mục đích: xác định giá trị pH trong môi trường thích hợpđể vi khuẩn đông
tụ hoạt động cho hiệu suất đông tụ cao nhất.
b. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu
nhiên với 04 cặp chủng vi khuẩn được chọn ở thí nghiệm trên. Thí nghiệm trên 01 nhân tố pH (ở các mức 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0 9,0), 3 lần lặp lại. Tổng số đơn vị
thí nghiệm: 4 x 7 x 3 = 84
c. Thực hiện: mỗi chủng vi khuẩn được chuẩn bị giống như ở thí nghiệm 3.4.5.
Tuy nhiên giai đoạn điều chỉnh dịch vi khuẩn về mức OD660 = 0,3 và pH được điều
chỉnh lần lượt ở các giá trị là 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0 cho mỗi lần thực hiện thí
nghiệm. Xác định hiệu suất đông tụ của từng cặp chủng vi khuẩn: Mỗi chủng vi
khuẩn lấy 20 ml dịch huyền phù đã chuẩn bị ở trên (tỷ lệ 1:1) cho vào bình tam
giác có dung tích 150 ml, đặt trên máy lắc có tốc độ 120 vòng/phút, ở nhiệt độ
30oC, lắc liên tục trong thời gian xác định ở thí nghiệm 3.4.5, tiến hành đo OD và
tính hiệu suất đông tụtheo phương pháp (Kimchhayarasy et al. 2009) giống như thí
nghiệm 3.4.5 cho mỗi lần thực hiện thí nghiệm.
3.4.6.2 Xác định yếu tố cation Ca2+, Mg2+, K+, Na+ trong môi trường ảnh hưởng đến hiệu suất đông tụ hưởng đến hiệu suất đông tụ
a. Mục đích: xác định được nồng độ và loại cation thích hợp trong môi trường để vi khuẩn đông tụ hoạt động cho hiệu suất đông tụ cao nhất.
b. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu
nhiên với 04 cặp chủng vi khuẩn riêng biệt trên từng nhân tố cation [4 loại cation là Ca2+, Mg2+, K+, Na+ (với các mức nồng độ 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100 mM)], 3 lần
c. Thực hiện: chuẩn bị dịch vi khuẩn tương tự như thí nghiệm 3.4.5, nhưng giai đoạn thu sinh khối, rửa và hòa tan lần lượt trong các dung dịch muối CaCl2, MgCl2, KCl, NaCl ở lần lượt các nồng độ 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100 mM cho mỗi
lần thực hiện thí nghiệm. pH được điều chỉnh giá trị phù hợp nhất được ghi nhận ở
thí nghiệm 3.4.6.1, các bước tiếp theo tiến hành giống như thí nghiệm 3.4.6.1 cho mỗi lần thực hiện thí nghiệm.
3.4.6.3 Phối hợp cặp cation (hóa trị 1 + hóa trị 2) phù hợp có trong môi trường để vi khuẩn hoạt động cho hiệu suất đông tụ cao nhất
a. Mục đích: chọn được cặp cation (hóa trị 1 + hóa trị 2) phù hợp nhất để vi
khuẩn đông tụ hoạt động với hiệu suất cao nhất.
b. Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu
nhiên với 04 cặp chủng vi khuẩn riêng biệt được khảo sát với 04 cặp cation (hóa trị
1 và hóa trị 2 mức nồng độ phù hợp nhất ở thí nghiệm 3.4.6.2, 3 lần lặp lại.
Tổng số đơn vị thí nghiệm: 4 x 4 x 3 = 48
c. Thực hiện: Chuẩn bị dịch vi khuẩn tương tự như thí nghiệm 3.4.5, nhưng giai đoạn thu sinh khối, rửa và hòa tan lần lượt trong từng cặp dung dịch muối
cation hóa trị 1 và hóa trị 2 [CaCl2 + NaCl; CaCl2 + KCl; MgCl2 + NaCl; MgCl2 + KCl (tỷ lệ 1:1)]. Nồng độ cation của mỗi loại muối được chọn ở thí nghiệm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.4.6.2. Phối hợp từng cặp chủng vi khuẩn và tính hiệu suất đông tụ giống như thí
nghiệm 3.4.6.1 cho mỗi lần thực hiện thí nghiệm.
3.4.6.4 Xác định yếu tố phối hợp pH và cặp cation trong môi trường có giá trị phù hợp để vi khuẩn hoạt động cho hiệu suất đông tụ tốt nhất
a. Mục đích:Xác định tính tương quan giá trị pH và nồng độ cation hóa trị 1
và hóa trị 2 trong môi trường phù hợp nhất để vi khuẩn động tụ hoạt động cho hiệu
suất cao nhất.
b. Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu
nhiên với 04 cặp chủng vi khuẩn riêng biệt được khảo sát với 2 nhân tố [pH, cặp
cation (Mg2++K+)], với 3 lần lặp lại.
+ Nhân tố thứ nhất: pH môi trường thực hiện ở các giá trị 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0
+ Nhân tố thứ hai: Cặp cation được chọn ở thí nghiệm 3.4.6.3 (A1+A2) với
các mức nồng độ của từng loại cation hóa trị 2 là:10 mM, 20 mM, 30 mM; cation hóa trị 1 là: 20 mM, 30 mM, 40 mM được xác định ở thí nghiệm 3.4.6.2
Tổng số đơn vị thí nghiệm là: 4 x 9 x 5 x 3 = 540
c. Thực hiện: Chuẩn bị dịch vi khuẩn tương tự như thí nghiệm 3.4.5, nhưng giai đoạn thu sinh khối, rửa và hòa tan trong dung dịch muối của cặp cation (A1+ A2) (tỷ lệ 1:1) với các nồng độ được phối hợp ngẫu nhiên của hai loại muối lần
lượt ở các nồng độ (A2.10 + A1.20; A2.10 + A1.30; A2.10 + A1.40; A2.20 + A1.20; A2.20 + A1.30; A2.20 + A1.40; A2.30 + A1.10; A2.20 + A1.20; A2.30 + A1.30 mM).
pH được điều chỉnh lần lượt ở các mức 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0 cho mỗi lần thực hiện
thí nghiệm ở mỗi cặp cation. Phối hợp từng cặp chủng vi khuẩn và tính hiệu suất đông tụ giống như thí nghiệm 3.4.6.1 cho mỗi lần thực hiện thí nghiệm.
3.4.7 Xác định tỷ lệ giống vi khuẩn đông tụ ứng dụng xử lý nước thải
a. Mục đích: nhằm xác định liều lượng giống vi khuẩn đông tụ được bổ
sung phù hợp nhất để xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas cho hiệu suất đông
tụ cao nhất
c. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu
nhiên với 04 cặp chủng vi khuẩn riêng biệt được khảo sát với 1 nhân tố (liều lượng
giống vi khuẩn ở các tỷ lệ 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1%), 01 nghiệm thức đối chứng dương (bổ sung 0,05% PAC, không bổ sung vi
khuẩn); 01 nghiệm thức đối chứng âm (không bổ sung PAC và vi khuẩn), với 3 lần
lặp lại. Tổng số đơn vị thí nghiệm : 12 x 4 x 3 = 144
c. Thực hiện: 04 cặp chủng vi khuẩn đông tụ được chọn ở thí nghiệm 3.4.5,
tiến hành kiểm tra hiệu suất đông tụ của mỗi cặp chủng vi khuẩn khi bổ sung lượng vi khuẩn lần lượt với các tỷ lệ 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1% cho mỗi lần thực hiện thí nghiệm. Quy trình kiểm tra hiệu suất đông tụ ở mỗi cặp chủng vi khuẩn đông tụ như sau:
- Lấy 36 bình tam giác loại 250 ml, cho vào mỗi bình gồm: 100 ml nước
thải chăn nuôi heo sau biogas. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Chỉ số pH và muối kim loại được chọn ở mức tối ưu theo kết quả các thí nghiệm tương ứng ở trên.
- Bổ sung 0,05% PAC và dung dịch cặp chủng vi khuẩn (tỷ lệ 1:1) vào mỗi
bình lần lượt với các liều lượng 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1 % (mật độ vi khuẩn lớn hơn hoặc bằng 109 CFU/ml). Mẫu đối chứng dương
không bổ sung vi khuẩn, mẫu đối chứng âm không bổ sung vi khuẩn và PAC (Cao Ngọc Điệp và ctv., 2010; trích từ Gong et al., 2008).
- Đặt trên máy lắc 120 vòng/phút trong 6 giờ; để yên 18 giờ; lấy phần trong
cách mặt nước 2 - 3 cm của mỗi bình đem đo OD660nm; tính hiệu suất đông tụ theo
công thức ở thí nghiệm 3.4.5
3.4.8 Ứng dụng vi khuẩn đông tụ vào xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas quy mô phòng thí nghiệm và trại chăn nuôi heo
a. Mục đích: nhằm xác địnhđược hiệu suất đông tụ của vi khuẩn trong xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas, xác định chất lượng nước sau quá trình xử lý so
b. Bố trí thí nghiệm quy mô 08 lít tại phòng thí nghiệm:được bố trí theo thể
thức hoàn toàn ngẫu nhiên với 6 nghiệm thức (Bảng 3.2), lặp lại 3 lần, tổng số 18
đơn vị thí nghiệm, mỗi đơn vị thí nghiệm 08 lít, thực hiện trong bình nhựa 10 lít,
để bảo đảm cho nước không bị tràng ra ngoài khi sục khí (Hình 3.2)
c. Thực hiện: thí nghiệm được tiến hành trong 3 chu kỳ.
- Chu kỳ 1: các nghiệm thức được bổ sung vi khuẩn và PAC (Bảng 3.2), sục khí liên tục 6 giờ (công suất 0,05 m3/phút), sau đó để yên, tại thời điểm 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 giờ, tiến hành lấy mẫu phân tích và tính hiệu suất đông tụ. Cuối chu kỳ
1 tổng thời gian vận hành là 24 giờ, tiến hành lấy 50% nước trong ở phần trên bình
ra (4 lít), thêm lượng nước thải mới vào đầy bình (bằng với lượng nước lấy ra). - Chu kỳ 2: các nghiệm thức sục khí liên tục 1 giờ, để yên 6 giờ (tại thời
điểm 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 giờ, tiến hành lấy mẫu phân tích và tính hiệu suất đông tụ). Cuối chu kỳ 2 là 7 giờ, tổng thời gian vận hành (cả hai chu kỳ là 31 giờ), tiến hành lấy 50% nước trong ở phần trên bình ra (4 lít), thêm lượng nước thải mới vào đầy bình (bằng với lượng nước lấy ra).
- Chu kỳ 3: thực hiện giống như chu kỳ 2.
Hình 3.2: Mô hình ứng dụng xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas quy mô 8 lít tại phòng thí nghiệm - (A) chưa sục khí, (B) đang sục khí
Hình chụp ngày:21/02/2014
Bảng 3.2: Thể thức bố trí ứng dụng vi khuẩn đông tụ vào xử lý nước thải quy mô 08 lít Nghiệm thức PAC (0,05%) Cặp chủng vi khuẩn (500 µl/lít), mật độ >109 tế bào/ml Ký hiệu NT1 - - ĐC NT2 + - PAC NT3 + Cặp vi khuẩn thứ nhất PAC+C1
NT4 + Cặp vi khuẩn thứ hai PAC+C2
NT5 + Cặp vi khuẩn thứ ba PAC+C3
NT6 + Cặp vi khuẩn thứ tư PAC+C4
Ghi chú: (+) có; (-) không; ĐC: đối chứng; C1, C2, C3, C4: là cặp vi khuẩn 1, 2, 3, 4
B A
Các chủng vi khuẩn đông tụ được nhân nuôi sinh khối trước khi bố trí thí nghiệm 24 giờ và bổ sung theo tỉ lệ 1:1 trong các nghiệm thức có bổ sung vi
khuẩn. Tại thời điểm cuối của mỗi chu kỳ xử lý đều được lấy mẫu ngẫu nhiên để (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
phân tích các thông số (Bảng 3.3).
Bảng 3.3: Các thông số và phương pháp phân tích mẫunước thải sau xử lý
Thông số phân tích (mg/l) Phương pháp So sánh kết quả
pH pH meter Cuối mỗi chu kỳ
BOD5ở 20oC SMEWW 5210 D: 2012 QCVN 40:2011/BTNMT
Hàm lượng Nitơ tổng (TN) TCVN 6638: 2000 QCVN 40:2011/BTNMT Hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng(TSS) SMEWW 2540 D: 2012 QCVN 40:2011/BTNMT Hàm lượng Phosphor tổng (TP) SMEWW 4500 E: 2012 QCVN 40:2011/BTNMT Hàm lượng Ammonium (N-NH4+) Phương pháp Kjedahl QCVN 40:2011/BTNMT Hàm lượng orthophosphate (PO43-) Watanabe và Olsen QCVN 40:2011/BTNMT Hiệu suất đông tụ (%) Kimchhayarasy et al., 2009 So sánh kết quả cuối
mỗi chu kỳ với ban đầu
d. Bố trí thí nghiệm quy mô 80 lít thực hiện tại trại chăn nuôi heo: được bố
trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 nghiệm thức, quy mô 80 lít/đơn vị
nghiệm thức, thực hiện trong thùng nhựa 100 lít (Bảng 3.4), lặp lại 3 lần. Thí nghiệm được tiến hành tại trại chăn nuôi heo Lê Hoàng Minh, ấp Đông Hưng 2, xã
Đông Thành, huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long, thực hiện qua 3 chu kỳ giống như
thí nghiệm quy mô 08 lít.
Bảng 3.4: Thể thức bố trí thí nghiệm ứng dụng vi khuẩn đông tụ vào xử lý nước
thải quy mô 80 lít tại trại chăn nuôi heo
Nghiệm thức Sục khí PAC (0,05%) Cặp chủng vi khuẩn (500 µl/lít), mật số >109 tế bào/ml Ký hiệu NT1 + - - ĐC
NT2 + - Tối ưu ở thí nghiệm 08 lít VK
NT3 + - - PAC
NT4 + + Tối ưu ở thí nghiệm 08 lít VK+PAC
Ghi chú: (+) có; (-) không; ĐC: đối chứng
Các chủng vi khuẩn đông tụ được nhân nuôi sinh khối trước khi bố trí thí
nghiệm 24 giờ và bổ sung theo tỉ lệ 1:1 trong các nghiệm thức có bổ sung vi
khuẩn. Tại thời điểm cuối của mỗi chu kỳ xử lý đều được lấy mẫu ngẫu nhiên để
e. Bố trí thí nghiệm quy mô 800 lít thực hiện tại trại chăn nuôi heo: được bố
trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên, 2 nghiệm thức quy mô 800 lít/đơn vị nghiệm thức, trong thùng nhựa 1.000 lít (Bảng 3.5), lặp lại 3 lần, thực hiện 3 chu kỳtương
tựnhư thí nghiệm 80 lít.
Bảng 3.5: Thể thức bố trí thí nghiệm ứng dụng vi khuẩn đông tụ vào xử lý nước
thải quy mô 800 lít tại trại chăn nuôi heo