Chúng tôi cũng sơ bộ đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sản xuất bún được lấy tại hệ thống cống chung cuối làng thôn Phú Đô trước khi đổ vào mương chung chạy quanh làng trước khi đổ ra sông Nhuệ bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam
Spirulina platensis CNTĐB. Hiệu quả xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB được
Bảng 15. Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất bún
bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB
Các giai đoạn xử lý Lắng không Sục không Sục + bùn hoạt tính Sục + bùn hoạt tính + chủng tảo CNTĐB Hiệu quả xử lý COD (%) 86,95 88,70 90,12 94,89 Hiệu quả xử lý BOD5 (%) 85,79 86,92 89,34 91,62 Hiệu quả xử lý Pts (%) 2,46 52,60 54,48 60,84 Hiệu quả xử lý Nts (%) 74,17 89,95 89,59 91,28
Kết quả trên bảng 15 cho thấy mẫu nước thải chỉ để lắng có hiệu quả xử lý COD, BOD5, Nts,Pts thấp nhất trong khi hiệu quả xử lý cả bốn thông số này của mẫu nước thải sau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis
CNTĐB đạt cao nhất. Cụ thể là mẫu nước thải sau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis
CNTĐB có hiệu quả xử lý COD đạt 94,89%, hiệu quả xử lý BOD5 đạt 91,62%, hiệu quả xử lý Pts đạt 60,84% và hiệu quả xử lý Nts đạt 91,28%.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Từ các kết quả nghiên cứu được trình bày ở phần trên chúng tôi xin rút ra một số kết luận như sau:
1/ Nước thải sản xuất bún tại hệ thống cống chung cuối làng Phú Đô không được qua hệ thống xử lý nước thải nào mà đổ trực tiếp xuống con mương chung của làng trước khi đổ vào sông Nhuệ. Nước thải có giá trị pH đạt trung tính, hàm lượng
tinh bột cao và bị ô nhiễm hữu cơ nặng nề. Hàm lượng COD đạt 1376 mg/l, cao gấp 13,76 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT loại B. Hàm lượng BOD5 đạt 621 mg/l, cao gấp 12,42 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT loại B. Hàm lượng photpho tổng số đạt 6,92 mg/l vượt quá QCVN 24:2009/BTNMT (6 mg/l). Hàm lượng nitơ tổng số cao gấp 2,84 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT (85,24 mg/l so với 30 mg/l).
2/ Quần thể vi sinh vật tại địa điểm thu mẫu nước thải rất phong phú. Tổng số vi sinh vật phân giải tinh bột trong nước thải sau 14 giờ đạt 22690 x 106 CFU/ml, trong đó, số lượng vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 21050 x 106 CFU/ml; số lượng nấm men phân giải tinh bột đạt 1560 x 106 CFU/ml, số lượng nấm mốc phân giải tinh bột đạt 80 x 106 CFU/ml.
3/ Với phương pháp nuôi tạo bùn hoạt tính, quần thể vi sinh vật có mặt trong nước thải được làm giàu cao gấp 1.324 lần so với tổng số vi sinh vật có trong nước thải sau khi để lắng 14 giờ. Tổng số vi sinh vật có mặt trong bùn hoạt tính nuôi tạo đạt 30041 x 109 CFU/ml, xạ khuẩn phân giải tinh bột đạt 18 x 106 CFU/ml, vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 22400 x 109 CFU/ml, nấm men phân giải tinh bột đạt 7640 x 109 CFU/ml, nấm mốc phân giải tinh bột đạt 52 x 107 CFU/ml.
4/ Các thông số tối ưu cho quá trình xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam
Spirulina platensis CNTĐB đã được xác định, cụ thể là:
- Thời gian để lắng: 14 giờ
- Tỷ lệ bùn hoạt tính bổ sung: 5% - Giá trị pH: 7 – 7,5
- Lượng phân đạm bổ sung: 100 mg/l - Lượng phân lân bổ sung: 80 mg/l
- Thời gian sục khí: 16 giờ - Thời gian sục nuôi tảo: 20 ngày
- Mật độ OD420 khi thu sinh khối tảo đạt: 0,781
5/ Chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB có thể sinh trưởng và phát triển tốt trong môi trường nước thải sản xuất bún. Sau 20 ngày nuôi cấy, tốc độ sinh trưởng của tảo tăng 3,87 lần so với ban đầu.
6/ Hàm lượng PHA trong sinh khối tảo đạt đến 5,21% so với trọng lượng khô so với chủng gốc có hàm lượng PHA cực đại là 3,85% so với trọng lượng khô tế bào ở nồng độ 0,5% glucoza sau 10 ngày nuôi cấy.
7/ Hiệu quả xử lý các thông số COD, BOD5, nitơ tổng số và photpho tổng số của mẫu nước thải sau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB đạt hiệu quả cao, cụ thể là hiệu quả xử lý COD đạt 94,89%, hiệu quả xử lý BOD5 đạt 91,62%, hiệu quả xử lý photpho tổng số đạt 60,84% và hiệu quả xử lý nitơ tổng số đạt 91,28%. Hàm lượng COD, nitơ tổng số và photpho tổng số đã đạt QCVN 24:2009/BTNMT loại B.
Kiến nghị
Trong quá trình thực hiện đề tài, do thời gian và điều kiện thí nghiệm có hạn nên chúng tôi xin đưa ra một số hướng nghiên cứu tiếp theo như sau:
- Mô hình thí nghiệm cần được mở rộng với quy mô lớn hơn (ở mức từ 10, 50, 100 lít nước thải) và tính toán hiệu suất xử lý nước thải ở từng giai đoạn;
- Có thể tiến hành thí nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis trong điều kiện nước thải có độ pH cao để tạo điều kiện tối ưu hơn nữa cho sự sinh trưởng và phát triển của tảo;
- Tiến hành nuôi thử nghiệm trong nước thải sản xuất bún các chủng tảo lam Spirulina platensis khác nhau để lựa chọn được chủng tảo lam có hiệu quả xử lý nước thải cao nhất, đồng thời hàm lượng PHA thu được trong sinh khối tảo sau xử lý cũng đạt giá trị cao nhất;
- Có thể tiến hành sử dụng các tác nhân vật lý, sử dụng hóa chất hay áp dụng các kỹ thuật di truyền như kỹ thuật ADN tái tổ hợp để tạo ra được các chủng tảo lam Spirulina platensis có khả năng tổng hợp PHA cao;
- Giá thành xây dựng hệ thống xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô cần được tính toán cụ thể, đặc biệt tính đến hiệu quả kinh tế từ hàm lượng PHA thu được trong sinh khối tảo sau xử lý dùng trong công nghiệp sản xuất chất dẻo sinh học.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Hoàng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển, Lương Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dương Đức Hồng (2001), Kỹ thuật môi trường, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
3. Đặng Hoàng Phước Hiền (1994), “Dinh dưỡng nitơ và hoạt tính men glutaminsintetaza ở vi khuẩn lam Spirulina
platensis. Quá trình tách chiết và làm sạch và nghiên cứu một số tính chất lý hoá và động năng của men này”, Tạp chí sinh học, 16(3), tr 18 – 24.
4. Dương Trọng Hiền (1999), Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, hoá sinh của tảo Spirulina platensis dưới tác động của
NaCl, Luận án Tiến sĩ sinh học, Viện Công nghệ Sinh học - Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Hà
Nội.
5. Đặng Diễm Hồng, Ngô Hoài Thu, Hoàng Sỹ Nam, Hoàng Lan Anh, Y. Kawata (2007), “Bước đầu ứng dụng vi khuẩn và vi tảo Spirulina đột biến để làm sạch nước thải và định hướng sản xuất nguồn nguyên liệu chất dẻo sinh học dùng cho công nghiệp ở làng nghề bún Phú Đô”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học Công nghệ môi trường - nghiên cứu và ứng dụng, Hà Nội, tr. 279 - 286.
6. Trịnh Lê Hùng (2008), Kỹ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.
7. Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền (1999), Công nghệ Sinh học Vi tảo, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội. 8. Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, Nguyễn Tiến Cư (1994), “Một số vấn đề về công nghệ sản xuất tảo
Spirulina ở Việt Nam”, Tạp chí sinh học, 16(3), tr.7-11.
9. Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, Dương Trọng Hiền (1994), “Tách chiết Phycobiliprotein từ vi khuẩn lam
Spirulina platensis và bước đầu tìm hiểu khả năng ứng dụng chế phẩm trong y học”, Tạp chí Sinh học, 16(3), tr.93 –
10. Đặng Đình Kim và cs. (1994), “Thực nghiệm nuôi trồng Spirulina trong nước khoáng Đắc Min”, Tạp chí Sinh học, 16(3), tr.95 – 98.
11. Lê Văn Lăng (1999), “Spirulina nuôi trồng - sử dụng trong y dược và dinh dưỡng”, Nhà xuất bản Y học, Chi nhánh Thành phố Hồ Chí Minh.
12. Lưu Minh Loan (2004), Nghiên cứu bước đầu về xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô bằng biện pháp bùn hoạt tính, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
13. Nguyễn Đức Lượng (2002), Công nghệ vi sinh, tập 2 - Vi sinh vật học công nghiệp, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, tr.119-133.
14. Đặng Xuyến Như và cộng sự (1998), “Sử dụng một số biện pháp sinh học để làm sạch môi trường đất và nước”, Báo cáo khoa học đề tài cấp bộ, tr. 23-42
15. Lương Đức Phẩm (2003), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, tr. 58- 84.
16. Lương Đức Phẩm, Đinh Thị Kim Nhung, Trần Cẩm Vân (2009), Cơ sở khoa học trong công nghệ bảo vệ môi trường,
tập 2 – Cơ sở vi sinh trong công nghệ bảo vệ môi trường, Nhà Xuất bản Giáo dục, Hà Nội.
17. Đặng Thỵ Sy (2005), Tảo học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, tr.25-29.
18. Chu Thị Thơm, Phan Thị Lài, Nguyễn Văn Tó (2006), Cải tạo môi trường bằng chế phẩm vi sinh vật, Nhà xuất bản Lao động, Hà Nội, tr.40-66.
19. Ngô Thị Hoài Thu (2006), Bước đầu sử dụng một số kỹ thuật sinh học phân tử trong nghiên cứu tạo các chủng
Spirulina platensis tái tổ hợp để sản xuất chất dẻo sinh học – PHA, Luận văn thạc sỹ khoa học, Viện Sinh thái và Tài
nguyên sinh vật, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
20. Ngô Thị Hoài Thu, Đặng Diễm Hồng, S. Aiba, Y. Kawata (2007), “Ứng dụng phương pháp thể mỡ để chuyển nạp gen vào tế bào của các loài vi tảo lam Spirulina platensis”, Tạp chí Sinh học, 29 (1), tr. 70-75.
21. Nguyễn Hữu Thước (1988), Tảo Spirulina - nguồn dinh dưỡng và dược liệu quý, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
22. Trần Linh Thước (2002), Phương pháp phân tích vi sinh vật trong nước, thực phẩm và mỹ phẩm, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.
23. Trần Văn Tựa, Vũ Văn Vụ (1994), Nghiên cứu về khả năng nuôi trồng tạp dưỡng tảo Spirulina platensis”, Tạp Chí
Sinh học 16(3), tr. 25 – 31.
24. Trần Cẩm Vân (2005), Giáo trình vi sinh vật môi trường, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, tr. 81 – 83.
25. Trần Cẩm Vân, Bạch Phương Loan (1995), Công nghệ vi sinh và bảo vệ môi trường, Nhà xuất bản Khoa học kĩ thuật, Hà Nội, tr. 123 – 129.
26. Vũ Văn Vụ, Nguyễn Văn Anh (1994), “Quang hợp và sinh trưởng của tảo Spirulina platensis trong điều kiện thiếu nitơ, phospho và kali”, Tạp Chí Sinh học, 16(3), tr. 55 – 57.
27. Akar A., Akkaya, E.U., Yesiladali, S.K.,Celikyilmaz, G.,Cok, E.U.,Tamerler,C.,Orhon, D.and Cakar, Z.P (2006), “Accumulation of polyhydroxyalkanoates by Microlunatus phosphovorus undervarious growth conditions”, Microbiol
Biotechnol, 33, pp. 215–220.
28.Amber Cain, Raveender Vannela and L. Keith Woo, “Cyanobacteria as a biosorbent for mercuric ion” (2007),
Bioresource Technology, 99 (14), pp. 6578-6586.
29. Byrom D. (1994), Poly-3-hydroxylkanoates, In: Mobley DP (ed) Plastic from microbes: microbial synthesis of
polymers and polymer precursor, Hanser Munich, pp.5-33.
30. Choonawala. B (2007), “Spirulina Production in Brine Effluent from Cooling Towers”, Master thesis, Durban University of Technology, pp.6 – 16
31. Chen Guo-Qiang (2009), Plastics from Bacteria: Natural Functions and Applications, Springer, pp.126-130.
32. Chuntapa B., Powtongsook S., Menasveta P. (2003), “Water quality control using Spirulina platensis in shrimp culture tank”, Journal of Aquaculture, pp. 355 – 366.
33. Everest A, Tajalli R, Ipsita. Roy (2010), “Production of polyhydroxyalkanoates: The future green materials of choice”,
Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 85 (6), pp. 732-743.
34.Godos I.. , Vargas V.A., Blanco S., González M.C.G., Soto. R.,García-Encina. P.A. , Becares, E. Muñoz. R. (2010), “A comparative evaluation of microalgae for the degradation of piggery wastewater under photosynthetic oxygenation”,
35. Henrikson Robert (1994), Earth Food Spirulina, Ronore Enterprise, U.S.A.
36. Hai T., Hein S. and Steinbuchel A. (2001), “Multiple evidence for widespread and general occurrence of type-III PHA synthases in cyanobacteria and molecular characterization of the PHA synthases from two thermophilic cyanobacteria:
Chlorogloeopsis fritschii PCC 6912 and Synechococcus sp. Strain MA 19”, Microbio, 147, pp. 3047-3060.
37. Jau MH, Yew SP, Toh PSY, Chong ASC, Chu WL, Phang AM, Najimudin N, Sudesh K (2005), “Biosynthesis and mobilization of poly (3-hydroxybutyrate) [P(3HB)] by Spirulina platensis”, International Journal of Biological Macromolecules, 36, pp.144-151
38. Jixun Dai, Quanqui Zhang, Zhenmin Bao, Yu Bo and Zhou Haolang (1996), “Studies on the pure line culture, mutagenization and interspecies fusion of Porphyra protoplast”, Selected paper on marine Biotechnology, College of marine life sciences, Ocean University of QingDao and Chinese Center of marine Biotechnology/ BAC/ UNESCO, pp. 475-479.
39. Kawata Y. (2006), “Studies on recombinant DNA techniques for cyanobacterium Spirulina platensis”, Doctoral Thesis, Kyoto University, 46 pages.
40.Kim Do Young, Kim Young Baek, and Young Ha Rhee(1998), “Bacterial Poly(3-hydroxyalkanoates) Bearing Carbon - Carbon Triple Bonds”, Macromolecules, 31(15), pp. 4760 – 4763.
41. Keshavarz, T., Roy, I. (2010), “Polyhydroxyalkanoates: bioplastics with a green agenda”, Current Opinion in
42. Kulshreshtha A., Zacharia J. A., Jarouliya U., Bhadauriya. P., Prasad, G.B.K.S. (2008), “Spirulina in health care management”, Current Pharmaceutical Biotechnology, 9 (5), pp. 400-405.
43.Larsdotter K , Jansen JC, Dalhammar G. (2010), “Phosphorus removal from wastewater by microalgae in Sweden-a year-round perspective”, Environmental Technology, 31(2), pp. 117-123.
44. Lee SY.(1996), “Bacterial Poly-3-hydroxylkanoates”, Biotechnol. Bioeng, 49, pp. 1-14.
45.Legat Andrea, Claudia Gruber, Klaus Zangger, Gerhard Wanner and Helga Stan-Lotter (2010), “Identification of polyhydroxyalkanoates in Halococcus and other haloarchaeal species”, Applied Microbiology and Biotechnology, 87 (3), pp. 1119-1127.
46. Lemoigne M. (1926), “Produit de deshydratation etde polymerization de I’acide β-oxybutyrique”, Bull. Soc. Chim.
Biol, 8, pp.770-782.
47. Liang. W, Min. M, Y. Li, P. Chen, Y. Chen, Y. Liu, Y. Wang and Roger Ruan (2009), “Cultivation of Green Algae
Chlorella sp. in Different Wastewaters from Municipal Wastewater Treatment Plant”, Applied Biochemistry and Biotechnology, 162 (4), pp. 1174-1186.
48.Misra S.K., Valappil, Roy and Boccaccini (2006), “Polyhydroxyalkanoate (PHA)/inorganic phase composites for tissue engineering applications”, Biomacromolecules, 7 pp. 2250–2258.
49. Mobfey David P. (1994), “Plastic from microbes: microbial synthesis of polymers and polymer precursor”, Hanser
50. Mukhopadhyay M, Patra A,Paul AK (2005), “Production of poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate-co- 3-hydroxyvalerate) by Rhodopseudomonas palustris SP 5212”, World J Microbiol Biotechnol, 21, pp.765–769.
51. Murugesan, A.G.Maheswari, S. and Bagirath (2008), “Biosorption of Cadmium by Live and Immobilized Cells of
Spirulina Platensis”, International Journal of Environmental Research, 2(3), pp. 307-312.
52. Oever Martien V.D. (2010), European Bioplastic Perspective, Bio Based Chemical Symposium, Edmonton, Canada. 53. Ogbonna James, Yoshizawa Hitoshi, Tanaka Hideo (2000), “Treatment of high strength organic wastewater by a mixed
culture of photosynthetic microorganisms”, Journal of Applied Phycology,12, pp. 277–284.
54. Ojumu, Yu, and Solomon, B.O (2004), “Production of Polyhydroxyalkanoates, a bacterial biodegradable polymer”,
African Journal of Biotechnology 3(1), pp. 18-24.
55. Olguin, J., Galicia, S., Mercado, G., and Pérez, T. (2003), “Annual productivity of Spirulina (Arthrospira) and nutrient removal in a pig wastewater recycling process under tropical conditions”, Journal of Applied Phycology, 15(3), pp. 249-257.
56. Panda B, Jain P, Sharma L, Mallick N (2006), “Optimization of cultural and nutritional conditions for accumulation of poly-β-hydroxybutyrate in Synechocystis sp. PCC6803”, Bioresource Technology, 97, pp.1296-1301.
57. Phang. S.M, Miah. M.S., Yeoh.B.G. and Hisham M.A (2000), “Spirulina cultivation in digested sago starch factory wastewater”, J. Appl. Phycol, 12, pp. 395-400.
58. Poirier Y., Nawrath C., Somerville C. (1995), “Production of polyhydroxyalkanoates, a family of Biodegradable plastic and elastomers, in bacterial and plant”, Biotechnol, 13, pp. 142-150.
59. Quillaguamán J, Guzmán Héctor, D. Van-Thuoc and R. Hatti-Kaul (2010), “Synthesis and production of polyhydroxyalkanoates by halophiles: current potential and future prospects”, Appl Microbiol Biotechnol, 85 pp. 1687– 1696.
60.Rangsayatorn. N, UpathamM. Kruatrachue, Pokethitiyook and Lanza (2002), “Phytoremediation potential of Spirulina (Arthrospira) platensis: biosorption and toxicity studies of cadmium”, Journal of Environmental Pollution, 119(1), pp.45 - 53.
61. Rivera FM, Betancount A, Tra AV, Yezza A, Hawari J (2007), “Use of headspace solid-phase microextraction for the quantification of poly (3-hydroxybutyrate) in microbial cells”, J. Chromatography A, 1154, pp.34-41.