3.2.2.1. Khảo sát chất lƣợng nƣớc thải đầu vào
Nƣớc thải đầu vào đƣợc lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu COD, BOD, TSS, T-N, T-P. Kết quả khảo sát đƣợc thể hiện ở bảng 3.11.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
Bảng 3.14. Kết quả phân tích thành phần nƣớc thải giết mổ
Mẫu COD (mg/l) BOD5 (mg/l) TSS (mg/l) T – N (mg/l) T – P (mg/l) BOD/COD M1 1365,4 737,3 2019,0 170,7 24,6 0,54 M2 1506,6 843,7 2059,2 185,0 31,8 0,56 M3 1492,1 910,2 1991,0 197,4 34,9 0,61 M4 1146,6 733,8 1773,8 165,6 29,5 0,64 M5 1512,1 892,1 1739,5 193,1 33,0 0,59 M6 1137,7 739,5 1924,8 166,9 30,8 0,65 M7 1467,8 924,7 1892,1 200,6 33,6 0,63
Kết quả khảo sát cho thấy, nƣớc thải giết mổ có tải trọng COD đầu vào khá tƣơng đồng, dao động từ 1137,7 mg/l (mẫu M6) đến 1512,1 mg/l (mẫu M5); BOD5 dao động từ 733,8 đến 910,2 mg/l; hàm lƣợng nitơ tổng khá cao, dao động từ 165,6 đến 197,4 mg/l; hàm lƣơng phospho dao động từ 24,6 đến 34,9 mg/l. Ngoài ra, tỷ lệ BOD/COD từ 0,54 đến 0,65 là thích hợp cho xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học. Các kết quả khảo sát cho thấy các mẫu nƣớc thải giết mổ ô nhiễm nặng, vƣợt quá ngƣỡng xả thải loại B QCVN 40:2011/BTNMT, trung bình từ 100 - 150 lần ngƣỡng cho phép đối với hầu hết các chỉ số.
Theo thiết kế, khi sử dụng mô hình USBF quá trình xử lý nitơ trong nƣớc thải đƣợc thực hiện khá hiệu quả khi một phần nitơ đƣợc xử lý trong ngắn thiếu khí (chuyển hóa nitơ từ dạng N-NO2-, N-NO3- sang nitơ phân tử N2); phần nitơ chƣa đƣợc xử lý tiếp tục đƣợc tích lũy trong sinh khối vi khuẩn (bùn hoạt tính) trong ngăn xử lý hiếu khí và tại lớp đệm sinh học.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
Các kết quả ở bảng 3.14 cho thấy nƣớc thải đầu vào có tải trọng ô nhiễm vƣợt quá ngƣỡng cho phép theo tiêu chuẩn đầu vào của nƣớc thải khi sử dụng hệ thống USBF nên nƣớc thải cần đƣợc pha loãng (đối với mẫu có COD > 1200 mg/l) để đảm bảo chỉ tiêu nƣớc thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN
40:2011/BTNMT.
3.2.2.2. Thử nghiệm chế phẩm trên mô hình USBF với nƣớc thải giết mổ
a. Chạy thích nghi mô hình
Trƣớc khi bổ sung chế phẩm sinh học, hệ thống xử lý nƣớc thải USBF sử dụng bùn hoạt tính lấy từ cơ sở xử lý nƣớc thải giết mổ đang hoạt động và vận hành liên tục trong thời gian xác định là 3 ngày. Định kỳ lấy mẫu nƣớc thải để xác định các thông số nƣớc đầu vào, đầu ra sẵn có của hệ thống: COD, BOD, hàm lƣợng nitơ,phospho... và phân tích thành phần vi khuẩn trong mẫu bùn hoạt tính. Ghi nhận các thông số, giá trị đo đƣợc của hệ thống nƣớc thải trƣớc khi bổ sung chế phẩm vi khuẩn. Kết quả nghiên cứu sơ bộ cho thấy, ngăn xử lý thiếu khí hoạt động hiệu quả khi xử lý đƣợc >85% nitơ hữu cơ (kết quả không công bố); ngăn hiếu khí xử lý nitơ chƣa thực sự hiệu quả khi nƣớc thải đầu ra chƣa đạt chuẩn xả thải loại B (theo QCVN 40:2011/BTNMT) (Bảng 3.12). Khi tiếp tục vận hành hệ thống USBF sử dụng bùn hoạt tính sẵn có, chất lƣợng nƣớc thải đầu ra chƣa đạt chuẩn xả thải loại B (theo QCVN 40:2011/BTNMT).
b. Kích hoạt chế phẩm vi sinh
Khi hòa tan 20 gam chế phẩm vi sinh trong 2,0 lít nƣớc sạch và hoạt hóa bằng sục khí trong 24 giờ cho thấy mật độ tế bào vi khuẩn tăng mạnh, đạt trung bình 109 CFU/ml đối với mỗi loại (Bảng 3.10). Để nâng cao hiệu quả xử lý nitơ trong điều kiện hiếu khí, chế phẩm vi sinh sau khi kích hoạt đƣợc đề xuất đƣa 100% vào ngăn hiếu khí trong mô hình USBF bằng bơm định lƣợng với tốc độ 0,5 lít/giờ (Hình 3.7).
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
c. Bước đầu thử nghiệm trên mô hình USBF
Nhằm đánh giá hiệu quả hỗ trợ xử lý của chế phẩm vi sinh chứa hỗn hợp ba chủng P. plecoglossicida PK1.19, B. amyloliquefaciens ND1.15 và P. putida
ND1.9, các mẫu nƣớc thải trong hai hệ thống xử lý (có bổ sung chế phẩm vi sinh và không bổ sung chế phẩm) đƣợc vận hành song song và duy trì các thông số cố định giống nhau. Kết quả phân tích các chỉ số nƣớc thải sau 24 giờ xử lý với các thông số hoạt động của mô hình là Qvào = Qtuần hoàn = 3,2 lít/giờ đƣợc thể hiện trong bảng 3.12.
Bảng 3.15. Đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải giết mổ lợn trong mô hình USBF
dung tích 50 lít khi bổ sung chế phẩm vi sinh
Thông số Đầu vào Không bổ sung chế phẩm vi sinh Bổ sung chế phẩm vi sinh QCVN 40:2011/BT NMT Đầu ra Hiệu suất (%) (%) Đầu ra Hiệu suất (%) (%) A B COD (mg/ml) 1.433,9 198,1 86,18 80,0 94,42 75 150 BOD5 (mg/ml) 935,5 102,5 89,04 46,0 95,08 30 50 T-P (mg/l) 13,9 3,14 77,41 0,72 94,82 4 6 T-N (mg/l) 347,4 132 61,96 36,5 89,48 20 40 Độ màu (Pt-Co) 1100,0 256 76,73 46 95,82 50 150 Coliform 2,4x105 4,3x102 - 3,8x1 02 - 3000 5000 Salmonella sp. KPH KPH KPH - -
Kết quả ở bảng 3.15 cho thấy, hiệu suất xử lý COD, BOD5 trong hệ thống USBF của nƣớc thải tăng nhẹ, độ màu giảm 6 – 8% khi bổ sung chế phẩm vi sinh so với mẫu đối chứng. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý phospho và nitơ tăng đáng kể khi sử dụng chế phẩm so với mẫu đối chứng: tăng 17,41% đối với phospho và tăng 27,52% đối với nitơ. Các kết quả phân tích bổ sung cho thấy hiệu quả xử lý đạt đƣợc chủ yếu trong ngăn hiếu khí; hiệu suất xử lý nitơ và phospho trong ngăn thiếu khí là tƣơng tự đối với 2 mô hình USBF: mô hình có bổ sung chế phẩm vi sinh kèm
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
theo tuần hoàn bùn hoạt tính và mô hình không bổ sung chế phẩm vi sinh. Khi không bổ sung chế phẩm vi sinh, mặc dù hiệu suất xử lý nitơ và phospho tƣơng đối cao nhƣng nƣớc thải đầu ra chƣa đạt quy chuẩn xả thải theo QCVN 40:2011/BTNMT. Khi bổ sung chế phẩm vi sinh và giữ nguyên điều kiện vận hành, nƣớc thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
1. Đã đánh giá thành phần vi sinh vật (CFU/ml) có trong 05 mẫu nƣớc thải giết mổ thu thập đƣợc, trong đó vi khuẩn dao động từ 5,3 x 105 - 4,4 x 107 CFU/ml xạ khuẩn từ 1,1 x 102 – 4,0 x 103 CFU/ml và nấm mốc nằm trong khoảng 1,0 x 102 - 3,0 x 102 CFU/ml.
2. Đã tuyển chọn đƣợc ba chủng vi khuẩn PK1.19, ND1.15, ND1.9 có khả năng xử lý phospho và nitơ tốt nhất trong điều kiện hiếu khí. Kế
cứu đặc điểm sinh học, đặc điểm phân loại cho thấy PK1.19 thuộc loài
Pseudomonas plecoglossicida, chủng ND1.15 thuộc loài Bacillus
amyloliquefaciens và chủng ND1.9 thuộc loài Pseudomonas putida.
3. Đã lựa chọn đƣợc môi trƣờng và điều kiện lên men thích hợp (pH môi trƣờng, nhiệt độ nuôi cấy, độ thông khí) tạo sinh khối của ba vi khuẩn: P. putida
ND1.9 đƣợc nuôi cấy trên môi trƣờng AM1; hai chủng P. plecoglossicida
PK1.19 và B. amyloliquefaciens ND1.15 đƣợc nuôi cấy trên môi trƣờng AM2. Từ đó, đã đề xuất đƣợc quy trình tạo chế phẩm gồm hỗn hợp 3 vi khuẩn trên điều kiện trong phòng thí nghiệm.
4. Bƣớc đầu thử nghiệm hiệu quả chế phẩm vi sinh trên mô hình USBF. Hiệu quả xử lý BOD, COD, tổng nitơ và tổng phospho trên mô hình USBF dung tích 50 lít đạt 90 – 95% sau 24 giờ xử lý, nƣớc thải đầu ra đạt loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT; đối với mô hình xử lý không sử dụng chế phẩm vi sinh, nƣớc thải đầu ra chƣa đạt chuẩn loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT.
KIẾN NGHỊ
Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về khả năng ứng dụng của chế phẩm vi sinh trên mô hình xử lý sinh học USBF cho nƣớc thải giết mổ và một số loại nƣớc thải giàu nitơ khác.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
Báo cáo khoa học về nghiên cứu và giảng dạy sinh học ở Việt Nam – Hội nghị Khoa học quốc gia lần thứ nhất:
Vũ Văn Lợi, Nguyễn Thế Trung, Nguyễn Thị Thu Huyền, Nguyễn Văn Hiếu,
Nguyễn Hữu Nam, Nguyễn Thành Duy, Hoàng Việt Hồng, Phí Quyết Tiến; (2012) “Tuyển chọn vi khuẩn có tiềm năng ứng dụng trong xử lý nƣớc thải giàu nitơ, phospho trên mô hình công nghệ lọc dòng ngƣợc bùn sinh học (USBF)”, Báo các khoa học về nghiên cứu và giảng dạy sinh học ở Việt Nam - Hội nghị Khoa học
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tài liệu tiếng Việt
1. Kiều Hữu Ảnh (1999), Vi sinh vật công nghiệp, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
2. Bộ môn Vi sinh-Viện Công nghệ sinh học và Viện Công nghệ thực phẩm – trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội (2009), Thí nghiệm vi sinh vật công
nghiệp.
3. Báo cáo tổng hợp “Quy hoạch tổng thể phát triển các khu công nghiệp đến
năm 2020” tháng 01/2009 của Bộ KH-ĐT.
4. Trƣơng Thanh Cảnh, Trần Công Tấn, Nguyễn Quỳnh Nga, Nguyễn Khoa Việt Trƣờng (2006),“Nghiên cứu xử lý nƣớc thải đô thị bằng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng ngƣợc USBF (The upflow sludge blanket filter)”; Tạp chí phát triển KH&CN, tập 9 (số 7).
5. Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ và phospho, Nxb Khoa học tự nhiên và Công nghệ.
6. Cục Bảo vệ Môi trƣờng (2007), Kiểm toán năng lượng trong ngành sản
xuất Đường – Rượu Bia, Đề tài KC02-04.
7. Nguyễn Lân Dũng, Đinh Thúy Hằng (2006), “Phương pháp thực nghiệm
dùng để định tên các loài vi khuẩn”, Vietsciences.
8. Egorov, N.X. (Nguyễn Lân Dũng dịch) (1976), Thực tập Vi sinh vật, Nxb Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội.
9. Nguyễn Quang Hào, Vƣơng Trọng Hào, Bền Văn Minh 1997, Vi sinh vật
học công nghiệp, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
11. Lƣơng Đức Phẩm (2003), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
12. Nguyễn Xuân Phƣơng, Phạm Hồng Hải (2003), Lý thuyết và mô hình hóa
quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, Nxb Khoa học và Kỹ
thuật.
13. Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Bá Hiên, Hoàng Hải, Vũ Thị Hoan (2006),
Giáo trình vi sinh vật học công nghiệp, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
14. Phạm Văn Ty (2006), Công nghệ sinh học tập 5 – Công nghệ vi sinh và môi
trường, NXB Giáo dục, Hà Nội.
15. Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trƣờng TP. Hồ Chí Minh (1998), Xử lý ô nhiễm ngành chế biến thực phẩm – Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi
trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp, tập 7.
16. Viện Khoa học và Công nghệ Môi trƣờng – trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội (2010), Chuyên đề đánh giá thực trạng trong lĩnh vực xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm.
II. Tài liệu tiếng Anh
17. Mahvi A. H., Nabizadh R., Pishrafti M. H., Zarei T. H. (2008), “Evaluation of single stage USBF in removal of nitrogen and phosphorus from wastewaster”; European Journal of Scientific Resarch, ISSN 1450- 216X vol
23 (No2), pp. 204-211..
18. Molina F., Ruiz F. R., Garcia C., Roca R., Lena J. M. (2007), “Winery effluent treatment at an anaerobic hybrid USBF pilot plant under normal and abnormal operation”, Water Science & Technology, vol 56 (no 2), 25 – 31. 19. Metcalf, Eddy (revised by Tchobanolous G., Burton F. L.) (2003),
Wastewater Engineering, Treatment and Reuse, Qasim SR, CBS Pub, third
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
20. Micheal H. G. (2002), Nitrification and denitrification in the activated sludge prosess, Wastewater Microbyology Series, John Wiley & Sons, Inc. 21. Lawrence K. W., Nazih K. S., Yung T. H. (2009), Advanved biological
treatment processes – Handbook environmental engineering, Humana Press, Vol 9.
22. Lesllie C. P., Grady J. R., Daigger T. G., Henry C. L. (1999), Biological
wastewater treatment, second edition, revised and expanded, Marcel Dekker,
Inc.
23. Lee D. K. (2003), “Mechanical and kinetics of the catalytic oxidation of queous ammonia to molecular nitrogen”, Enviromental science & technology
journal, vol 37, pp. 5745 – 5749.
24. Environmental Engineer’s Handbook (1999), CRC Press LLC.
25. Frank W. P. D. (2001), Industrial waste treatment handbook, Butterworth – Heinemans Pub.
26. Smith J. M. (1970), Chemical engineering kinetics, McGraw Hill Comp. 27. Keller J., Watts S. (2001), “Full scale demonstration of biological nutrient
removal in a single tank SBR process”, Water science and technology, Vol
43 (No 3), pp. 355 – 362.
28. Graw M. H (2005), Standard methods for the examination of water and wastewater, 21stEdition.
29. Prescot H. K. (2002), Microbiology, W.C Brown pub, USA.
30. Sambrook J., Russell D. W. (2001), Molecular cloning – A laboratory manual, 3rd ed Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
31. Soroa S., Gomez J., Ayesa E., Garcia H. J. L. (2006), “Mathematical modelling of the anaerobic hybrid reator”, Water science technol, 54 (No 2), pp. 63 – 68.
32. Yeoman S., Stepphenson T., Lester J. N., Perry R. (1998), “ The removal of phosphorus during wastewater treament – a review”, Environmental
pollution, pp. 183 – 233.
33. Zabranske J, Dahab M. F. (2004), “Factor effecting nitrogen removal by nitritation/denitritation”, Water science and technology, Vol 9 (No 5-6), pp. 67 – 72.
III. Tài liệu website
34. http://luanvan.co/luan-van/do-an-xu-ly-nuoc-thai-giet-mo-cong-ty-vissan- 1298/ 35. http://vietscienses.net 36. http://wikipeda.com 37. http://www.fopdevelopmentgroup.com 38. http://www.ecofluid.com 39. http://www.stowaelectedtechnologies.com 40. http://vi.scribd.com/doc/45672755/Phuong-Xac-Dinh-Photpho-Full 41. http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/che-pham-em-mot-san-pham-doc-dao-cua- cong-nghe-sinh-hoc-nhat-ban.205675.html 42. http://vi.scribd.com/doc/110882841/%C4%90%E1%BB%8Bnh- L%C6%B0%E1%BB%A3ng-Nit%C6%A1-t%E1%BB%95ng- b%E1%BA%B1ng-ph%C6%B0%C6%A1ng-phap-KJELDAHL
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
Phụ lục 1
* Một số thiết bị, hóa chất, môi trƣờng xử dụng trong nghiên cứu 1. Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu
Tên hoá chất Xuất xứ Tên hoá chất Xuất xứ
Cazein Nhật Glucose Việt Nam
Cao nấm men Đức Saccarose Việt Nam
Pepton Trung Quốc NaOH Việt Nam
K2HPO4 Hungary H2SO4 Trung Quốc
Agar Việt Nam Trypton Trung Quốc
MgSO4.7 H2O Trung Quốc Thuốc thử Folin Mỹ
KH2PO4 Hungary Cao thịt Nhật
Các đoạn mồi Invitrogen ( Hồng Kông)
Bộ kit tinh sạch sản phẩm PCR
Invitrogen ( Mỹ)
2. Các thiết bị đƣợc sử dụng trong nghiên cứu
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Kính hiển vi Olympus CHD -2 Nhật Bản Kính hiển vi điện tử quét Nhật Bản
Máy đo pH Mettler Toledo, Thụy Sỹ
Cân phân tích Thụy Sỹ
Nồi hấp khử trùng ALP MC-40DP, Nhật Bản
Tủ ấm Trung Quốc
Tủ cấy vô trùng ESCO, Pháp
Máy li tâm Eppendorf, Đức
Máy Vortex Rotolab OSI, Mỹ
Tủ lạnh sâu Sanyo, Nhật Bản
Bể ổn nhiệt Teche OSI, Mỹ
Máy lắc ổn nhiệt Hàn Quốc
Máy PCR Applied Biosystem AC9700, Mỹ
Máy soi gel BIO-RAD, Mỹ
Một số các thiết bị chuyên dụng trong phòng thí nghiệm khác
3. Môi trƣờng nuôi cấy sử dụng trong nghiên cứu
- Môi trƣờng Pikovskaya (g/l): Cao nấm men 0,5; Dextrose 10,0; Ca3(PO4)2 5,0; (NH4)2SO4 0,5; KCl 0,2; MgSO4 0,1; MnSO4 0,0001; FeSO4 0,0001; agar 20,0.
- Môi trƣờng nƣớc thải (g/l): Nƣớc thải (COD = 500 mg/ml) 1000ml; NH4Cl 0,3; KH2PO4 1,5; Na2HPO4.7H2O 7,9; Na2C4H4O4. 6H2O 27; pH 7,5.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
- Môi trƣờng MPA (g/l): Cao thịt 5,0; Pepton 10,0; NaCl 5,0; Thạch 15,0; Nƣớc cất 1000 ml; pH= 7,0 ±0,2.
- Môi trƣờng MRS (g/l): Pepton 10,0; cao thịt 10,0; cao nấm men 8,0; CH3COONa 5,0; KH2PO4; Amonium citrate 2,0; MgSO4.7H2O 0,2; MnSO4. 4 H2O 0,04; Tween 80 1 ml; CaCO3 10,0; pH 6,0 – 6,5.
- Môi trƣờng AM1 (g/l): Glucoza 10,0; rỉ đƣờng 20,0; ure 5,0; KH2PO4 1,0; MgSO4.7H2O 0,2; Na2CO3 10,0; H2O 1000 ml.
- Môi trƣờng AM2 (g/l): Tinh bột 10,0; ure 5,0; KH2PO4 1,0; MgSO4.7H2O 0,2; Na2CO3 10,0; H2O 1000 ml.
- Môi trƣờng MP (g/l): Pepton 10,0; cao thịt 5,0; NaCl 5,0; H2O 1000 ml. - Môi trƣờng LB (Luria-Bertani) (g/l): Cao nấm men 5,0; Tryptone 10,0; NaCl 5,0; Glucoza 1,0; Nƣớc cất 1000 ml; pH 7,0.
- Môi trƣờng MT3 (g/l): Glucoza 10,0; cao nấm men 5,0; KH2PO4 1,0;