để phục vụ cho công tác nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột sắn, ựề tài ựã tiến hành lựa chọn bộ chủng vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ dựa vào hồ sơ chủng giống VSV ựược lưu giữ tại quỹ gen VSV Ờ Bộ môn Sinh học môi trường, Viện Môi trường Nông nghiệp. Trong nghiên cứu, ựề tài ựã sử dụng 3 chủng giống VSV do bộ môn Sinh học Môi trường - Viện Môi trường nông nghiệp cung cấp. 3 chủng VSV này ựã ựược ựánh giá là có mức ựộ an toàn sinh học cấp ựộ 2 (không gây bệnh hoặc có tiềm năng gây hại ở mức trung bình ựối với con người và môi trường), có thể sử dụng trong sản xuất chế phẩm VSV. 3 chủng VSV ựược tiến hành nuôi cấy trên môi trường dịch, sau 2- 4 ngày quan sát ựặc ựiểm của mỗi chủng, kết quả ựược trình bày tại bảng 3.
Bảng 3 : đặc ựiểm hình thái khuẩn lạc của các chủng giống VSV sử dụng trong nghiên cứu
Kắ hiệu
chủng Mùi
đường kắnh
khuẩn lạc đặc ựiểm
B17 Không mùi 1,3 - 1,8 mm
- Sau 3 ngày nuôi cấy cho khuẩn lạc màu trắng ựục, bề mặt nhẵn, không mùi.
- Khi nuôi cấy lắc trên môi trường dịch thể tạo dịch trong.
YT02 Thơm dịu 1,5 - 2,0 mm
- Khuẩn lạc có màu trắng sữa, bề mặt trơn nhẵn, mùi thơm dịu. - Khi nuôi cấy lắc trong môi trường dịch thể cho dịch ựục. - Khi nuôi cấy tĩnh thì tạo váng trên bề mặt môi trường.
XKđL Hôi 1,5 - 2,3 mm
- Khuẩn lạc có màu trắng sáng, không trong suốt, bề mặt nhăn, mùi hôi.
- Khi nuôi cấy lắc trong môi trường dịch thể tạo thành các hạt nhỏ, dịch môi trường trong suốt trong thời gian nuôi cấy.
- Khi nuôi cấy tĩnh tạo váng trên bề mặt môi trường dịch thể.
Ảnh 1: Hình thái khuẩn lạc Ảnh 2: Hình thái khuẩn lạc XKđL vi khuẩn B17
3.1.2. Mật ựộ tế bào của các chủng VSV sau khi nuôi lắc
Các chủng VSV sử dụng trong nghiên cứu ựược nuôi lắc trên những môi trường dịch ựặc hiệu. Kết quả kiểm tra mật ựộ tế bào vi sinh vật tại các thời gian nuôi cấy khác nhau ựược trình bày ở bảng 4.
Bảng 4 : Mật ựộ tế bào vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu Mật ựộ tế bào (CFU/ml) Thời gian (giờ) B17 YT02 XKđL 0 2,5 x 105 0 3,5 x 105 Sau 24 1,2 x 106 4,2 x 106 3,7 x 106 Sau 48 5,3 x 107 1,5 x 107 7,3 x 106 Sau 72 7,6 x 109 8 x 109 5,2 x 108 Sau 96 8,2 x 107 2 x 107 3,4 x 106
Kết quả kiểm tra cho thấy chủng B17 khi ựược nuôi lắc trên môi trường dịch KingB sau 72h ựạt mật ựộ cao nhất là 7,6 x 109(CFU/ml), sau ựó mật ựộ VSV giảm dần ở các giờ nuôi tiếp theo.
mật ựộ cao nhất là 8 x 109 (CFU/ml)sau 72h, sau ựó mật ựộ VSV giảm dần ở các giờ nuôi tiếp theo.
Chủng xạ khuẩn XKđL khi ựược nuôi lắc trên môi trường Gause ựạt mật ựộ cao nhất là 5,2 x 108 (CFU/ml) sau 72h ), sau ựó mật ựộ VSV giảm dần ở các giờ nuôi tiếp theo.
3.2.đặc ựiểm sinh học của các chủng vi sinh vật
3.2.1.Khả năng phân giải hợp chất hữu cơ của các chủng vi sinh vật
Hoạt tắnh sinh học của các chủng vi sinh vật thể hiện khả năng phân giải, chuyển hoá các hợp chất hữu cơ của chủng vi sinh vật ựó là mạnh hay yếu.Kết quả kiểm tra hoạt tắnh sinh học của các chủng vi sinh vật thể hiện qua bảng 5.
Bảng 5 : Hoạt tắnh sinh học của các chủng vi sinh vật đường kắnh vòng phân giải (D- d) cm Ký hiệu CMC Tinh bột Protein B17 - - 2,2 YT02 + 2,7 - XKđL 3,2 2,5 - (-): không có hoạt tắnh (+): vòng phân giải nhỏ(<0,1cm)
Ảnh 3: Hoạt tắnh phân giải Ảnh 4: Hoạt tắnh phân giải tinh xenluloza của chủng XKđL bột của chủng nấm men YT02
Số liệu bảng 6 cho thấy:
+ Chủng YT02 và XKđL ựều có khả năng phân giải tinh bột, ựường kắnh vòng phân giải lần lượt là: 2,7 cm và 2,5 cm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Chủng B17 có khả năng phân giải protein, ựường kắnh vòng phân giải là 2,2cm.
+ Chủng XKđL có khả năng phân giải xenluloza trên môi trường CMC, ựường kắnh vòng phân giải là 3,2 cm.
Ngoài ra, nhiều công trình nghiên cứu khoa học trên thế giới ựã chứng minh ựược chủng nấm men YT02 có khả năng làm mất mùi và ổn ựịnh pH trong nước thải.
3.2.2.Mối quan hệ của các chủng vi sinh vật
Trên cơ sở ựánh giá mối tương tác giữa các chủng vi sinh vật ựã có,ựề tài ựã sử dụng phương pháp kiểm tra tắnh ựối kháng ựể xác ựịnh mối quan hệ giữa các chủng vi sinh vật ựược lựa chọn.
Dùng phương pháp cấy vạch sau 2 - 3 ngày, kiểm tra thấy các ựường cấy vạch không bị cụt ựầu hay ựứt quãng. Kết quả ựánh giá mối quan hệ cho thấy cácchủng vi sinh vật ựược lựa chọn không ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển của nhau, chúng không gây ức chế lẫn nhau. Do vậy có thể sử dụng các chủng giống vi sinh vật này trong quá trình xử lý.
3.3. Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp vi sinh vật trong xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột sắn
Nhà máy chế biến tinh bột sắn Elmaco Ninh Bình là một trong những cơ sở chế biến tinh bột quy mô lớn ở tỉnh Ninh Bình. Với công suất 100 tấn/ngày hoạt ựộng của nhà máy ựã góp phần dịch chuyển cơ cấu kinh tế xã hội, tạo việc làm cho một bộ phận lao ựộng, góp phần phủ xanh ựất trống ựồi trọcẦ Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ắch kinh tế, xã hội do nhà máy mang lại thì hoạt ựộng sản xuất của nhà máy không tránh khỏi gây ô nhiễm môi trường. Chất thải của nhà máy bao gồm: Khắ thải, chất thải rắn và nước thải. đặc biệt là vấn ựề xử lý nước thải ựang là vấn ựề quan trọng nhất ựối với nhà máy chế biến tinh bột sắn Elmaco Ninh Bình hiện nay.
* Hiện trạng xử lý nước thải của nhà máy Elmaco Ninh Bình
Với công suất 100 tấn/ngày lượng nước thải thải ra sau sản xuất của nhà máy khoảng 1400 Ờ 1500 m3/ngày. Hiện tại nước thải của nhà máy chưa ựược phân luồng mà tất cả ựược xả chung vào hệ thống xử lý nước thải gồm các bể lắng, lọc và các hồ sinh học có diện tắch 0,5 ha, ựược xây dựng từ khi nhà máy bắt ựầu hình thành. Tuy nhiên hiện nay hiệu suất xử lý của hệ thống này rất thấp do nước thải có hàm lượng các chất ô nhiễm ựặc biệt là ô nhiễm hữu cơ quá cao trong khi quá trình làm sạch tự nhiên của các hồ không ựáp ứng ựược yêu cầu xử lý nước thải. Do ựó nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn rất ô nhiễm, ựiều này gây ảnh hưởng ựặc biệt nghiêm trọng tới môi trường sống của người dân và sinh vật sinh sống xung quanh nhà máy.
* Thành phần của nước thải của nhà máy Elmaco Ninh Bình
Nước thải sau sản xuất tinh bột sắn ựược thải ra từ hệ thống rửa củ và vệ sinh nhà xưởng, các công ựoạn trắch ly, tách bã, thành phần chủ yếu của nước thải này là các hợp chất hữu cơ hoà tan và một ắt tinh bột bị thất thoát. Số liệu ựược thể hiện dưới bảng 6.
Bảng 6 : Chất lượng mẫu nước thải tinh bột sắn Chỉ tiêu phân
tắch
đơn vị Kết quả phân tắch TCVN 5945 - 2005 B BOD mg\l 500 50 CN- mg\l 4 0,1 COD mg\l 1150 80 N tổng mg\l 75 30 P tổng mg\l 10 6 pH 5,5 5,5 - 9 SS mg\l 420 100
Về thông số pH: thông số này là chỉ tiêu quan trọng ựể kiểm tra chất lượng nước thải. Giá trị của trị của thông số này là 5,5 nằm trong giới hạn sinh trưởng phát triển của VSV, nên rất thắch hợp cho xử lý bằng phương pháp sinh học.
Thông số BOD: chỉ số này là một thông số quan trọng ựể ựánh giá mức ựộ ô nhiễm của nước. BOD5 của nước thải là 500 mg/l, vượt 10 lần TCVN B- 5945/2005, chứng tỏ nước bị ô nhiễm chất hữu cơ lớn.
Thông số COD: là một thông số quan trọng ựể ựánh giá mức ựộ ô nhiễm của nước thải, COD ựạt 1150 mg/l, vượt 14,375 lần so với TCVN B Ờ 5945/2005.
Chất rắn lơ lửng SS: SS trong nước thải là 420 mg/l, vượt 4,2 lần so với TCVN B- 5945/2005. Hàm lượng chất rắn lơ lửng là các chất cặn tạo ra trong quá trình sản xuất tinh bột sắn do có nhiều xơ mịn, pectin và các cặn không tan khác. Hàm lượng cặn trong nước lớn sẽ ảnh hưởng ựến quá trình tự làm sạch của nguồn nước, cản trở quá trình sinh thái diễn ra trong nước hoặc cản trở quá trình diệt khuẩn trong nước.
B Ờ 5945/2005.đây là yếu tố cản trở hoạt ựộng của VSV trong nước thải, do vậy cần thiết phải khử xianua.
Theo phần ựánh giá nồng ựộ ô nhiễm nước thải tinh bột sắn của nhà máy Elmaco Ninh Bình và ựặc tắnh của các chủng VSV ựược lựa chọn thì việc sử dụng hỗn hợp VSV làm tác nhân sinh học ựể xử lý nước thải là giải pháp tối ưu ựể nâng cao hiệu quả xử lý nước thải CBTBS. Tuy nhiên hiệu quả xử lý ở các nồng ựộ khác nhau sẽ cho kết quả khác nhau. Do ựó ựề tài tiến hành 3 thắ nghiệm song song ựể so sánh khả năng xử lý. Thắ nghiệm gồm 3 công thức, mỗi công thức nhắc lại 4 lần.
đC : đối chứng (200 ml nước thải tinh bột sắn).
CT1 : Hỗn hợp VSV+ nền, ựược ựể nguyên không lắc. CT2 : Hỗn hợp VSV+ nền, ựược cho vào máy lắc ựều.
Hỗn hợp vi sinh vật ựược bổ sung vào nước thải ở các tỉ lệ phần trăm khác nhau là 0,1%; 0, 2%; 0, 3%; 0,4%, kắ hiệu tương ứng với các tỉ lệ là T2, T4, T6, T8; sau ựó chọn ra tỉ lệ thắch hợp.
3.3.2. đánh giá hiệu quả xử lý của các công thức sau 3 ngày thắ nghiệm
Sau 3 ngày thắ nghiệm hiệu quả xử lý ở các công thức cho kết quả ựược trình bày trong bảng 7.1 và 7.2 như sau:
Bảng 7.1 : Tắnh chất cảm quan của nước thải tinh bột sắn ở CT1 (tĩnh) CT1
Chỉ tiêu đC T2 T4 T6 T8
Mầu sắc đen đục đục đục đục
Mùi Rất thối Thối Thối đỡ thối đỡ thối (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau 3 ngày thắ nghiệm, CT đC có mùi rất thối và màu ựen. CT1 ựược bổ sung thêm hỗn hợp VSV, ựể ở trạng thái tĩnh, qua kết quả ựánh giá cảm quan cho thấy : màu sắc của nước thải ựã biến ựổi sang màu ựục, mùi cũng ựã ựỡ thối hơn mẫu đC.
Bảng 7.2:Tắnh chất cảm quan của nước thải tinh bột sắn ở CT2 (lắc) CT2
Chỉ tiêu đC T2 T4 T6 T8
Mầu sắc đen đục đục Hơi ựục Hơi ựục Mùi Rất thối đỡ thối Hơi thối Thơm nhẹ Thơm nhẹ
Qua kết quả bảng 7.2 cho thấy, sau 3 ngày xử lý dưới tác ựộng của VSV và lắc ở trên máy lắc với tốc ựộ 150 vòng/phút cho kết quả ựánh giá cảm quan : - Màu sắc biến ựổi : Mẫu thắ nghiệm T2 và T4 có màu ựục; mẫu thắ nghiệm T6 và T8 có màu hơi ựục so với mẫu đC.
- Mùi : Mẫu thắ nghiệm T2 có mùi ựỡ thối; T4 có mùi hơi thối; T6 và T8 ựã có mùi thơm nhẹ so với mẫu đC.
3.3.3. đánh giá hiệu quả xử lý của các công thức sau 5 ngày thắ nghiệm
Sau 5 ngày thắ nghiệm, hiệu quả xử lý ở các công thức cho kết quả phân tắch ựược trình bày trong bảng 8.1 và 8.2 như sau :
Bảng 8.1 : Kết quả xử lý sau 5 ngày thắ nghiệm của đC và CT1 (tĩnh) CT1
Chỉ tiêu đC T2 T4 T6 T8
Mầu sắc đen đục đục đục đục
Mùi Thối Hơi thối Hơi thối Mùi thơm nhẹ Mùi thơm nhẹ pH 5,8 6,7 6,8 7,2 7,1 BOD 318 167,2 89 58,9 57 COD 931 576 324 193 165 SS 364 218 176 135 129 E.coli - - - - - Salmonella - - - - - (- ) : không phát hiện ở 10-1
Ảnh 7: Mẫu thắ nghiệm xử lý nước thải tinh bột sắn CT1
Sau 5 ngày xử lý, đC có chỉ số pH tăng lên 5,8 nhưng vẫn có mùi thối và màu ựen của nước thải. Các chỉ số BOD, COD, SS cao gấp nhiều lần so với TCVN B 5945/2005.
Các mẫu thắ nghiệm T6, T8 của CT1 ựã hết mùi thối, có mùi thơm nhẹ và ựộ ựục giảm ựi dáng kể; các chất rắn lơ lửng nổi lên bề mặt nước thải tạo thành váng. Thông số pH ựạt TCCP, các chỉ số BOD, COD có giảm nhiều so với mẫu nước thải ựối chứng nhưng vẫn chưa ựạt TCVN B 5945/2005.
Bảng 8.2 : Kết quả xử lý sau 5 ngày thắ nghiệm của đC và CT2 (lắc) CT2
Chỉ tiêu đC T2 T4 T6 T8
Mầu sắc đen đục đục đục đục
Mùi Thối Mùi thơm nhẹ Mùi thơm nhẹ Mùi thơm nhẹ Mùi thơm nhẹ pH 5,8 6,9 7,1 7,4 7,5 BOD 318 85 63,7 47,2 46 COD 931 143 116,9 78,7 78 SS 364 112 106 94,7 92 E.coli - - - - - Salmonella - - - - - (- ) : không phát hiện ở 10-1
Ảnh 8: Mẫu thắ nghiệm xử lý nước thải tinh bột sắn đC và CT2
Kết quả kiểm tra cho thấy CT2 ựược bổ sung hỗn hợp VSV + chất nền và ựược lắc trên máy lắc cho kết quả như sau:
T2 ,T4có pH tăng; vẫn còn màu hơi ựục, ựã mất hết mùi thối và có mùi thơm nhẹ. Thông số pH ựạt TCCP, các chỉ số BOD, COD có giảm nhiều so với mẫu nước thải ựối chứng nhưng vấn chưa ựạt TCVN B 5945/2005. T6, T8 ựạt pH trung tắnh, có mùi thơm nhẹ, nước vẫn còn hơi ựục, trong quá trình lắc các chất rắn lơ lửng bám vào thành bình nên trên thành bình có ựóng cặn. Các thông số BOD và COD ựã ựạt TCVN B 5945/2005.
Như vậy, trong nước thải luôn có khả năng tự làm sạch bởi hệ VSV có sẵn trong nước thải, hệ VSV này có khả năng phân huỷ chuyển hoá các hợp chất hữu cơ ựể nuôi sống cơ thể chúng ựồng thời làm giảm các chất hữu cơ gây ô nhiễm nước. Tuy nhiên, khả năng này diễn ra rất chậm chạp. Muốn tăng tốc ựộ làm sạch nước thải thì cần bổ sung ựể làm tăng mật ựộ VSV hữu ắch này.
7.2) cho thấy khi bổ sung hàm lượng VSV trong nước thải tăng lên thì khả năng làm giảm nồng ựộ ô nhiễm trong nước thải tăng lên. Kết quả phân tắch cho thấy khi bổ sung VSV với nồng ựộ 0,3% thì nước thải ựạt TCVN 5945- 2005. Khi bổ sung hỗn hợp VSV ở nồng ựộ cao hơn thì khả năng làm giảm ựộ ô nhiễm trong nước thải cũng tăng không ựáng kể. điều này có thể là do hiện tượng thiếu dinh dưỡng hoặc thiếu oxy cho VSV phát triển. Do ựó ựề tài nhận thấy tỷ lệ hỗn hợp VSV bổ sung vào quá trình xử lý tốt nhất là 0,3%.
Ảnh 9: Mẫu thắ nghiệm xử lý nước thải tinh bột sắn có bổ sung 0,3% hỗn hợp VSV.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
* Kết luận
Trên cơ sở những kết quả thu ựược từ những nghiên cứu ựã trình bày ở trên, ựề tài rút ra những kết luận sau:
1.đặc ựiểm hình thái và sinh lý của 3 chủng VSV:
- Chủng B17 sau 3 ngày nuôi cấy trên môi trường KingB cho khuẩn lạc màu trắng ựục, nhẵn, không mùi. Khi nuôi cấy lắc trong môi trường dịch thể tạo dịch ựục, sau 72h ựạt mật ựộ cao nhất là 7,6 x 109(CFU/ml) và giảm dần ở các giờ nuôi tiếp theo. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Chủng YT02 sau 2 ngày nuôi cấy trên môi trường Hansen cho khuẩn lạc màu trắng sữa, mùi thơm dịu. Khi nuôi cấy lắc trong môi trường dịch thể