3. ĐỐ IT ƯỢNG VÀ PH ẠM VI NGHIÊN CỨU
4.3.2. Kết quả phân tích mô hình bán ướt
4.3.2.1. Tổng vi khuẩn hiếu khí 1.0E+00 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07 1.0E+08 1.0E+09 0 1 2 7 8 9 14 15 21 22 23 28 29 30 47 51 55 thời gian (ngày) t ổ ng v i kh u ẩ n hi ế u k h í ( C FU /g ) MHA MHB
Hình 4.12: Kết quả phân tích TVKHK mô hình bán ướt.
TVKHK ở MHA (vật liệu xốp + phân vi sinh) không có sự thay đổi đáng kể duy trì mức độ ổn định 107-108 CFU/g. MHB (vật liệu xốp + phân vi sinh + CHĐBMSH) TVKHK giai đoạn đầu duy trì khoảng 107-108 CFU/g, sau 30 ngày tăng lên khoảng 108- 109 CFU/g.
Nhìn chung mô hình bán ướt giai đoạn đầu, TVKHK duy trì mức độổn định, độ ẩm cao (khoảng 80%), pH ổn định khoảng 7 và có cấp khí (đảo trộn hàng ngày), cho thấy VKHK phân hủy dầu đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn này. Giai đoạn sau 30 ngày
độ ẩm giảm dần (khoảng 50%), TVKHK ở MHA vẫn duy trì ổn định, TVKHK ở MHB lại tăng lên có thểđây là giai đoạn vi khuẩn thực hiện phân hủy dầu ngày càng mạnh.
4.3.2.2. Hàm lượng dầu HÀM LƯỢNG DẦU 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 0 20 40 60 80 100 Thời gian (ngày) Hà m l ượ ng d ầ u (m g/ kg ) MHA MHB
Hình 4.13: Kết quả phân tích hàm lượng dầu mô hình bán ướt.
Mô hình bán ướt có đảo trộn, ổn định pH, oxy hóa sulfit và có bổ sung CHĐBM cho hiệu quả xử lý THC 70% (MHB) sau 95 ngày, như vậy có hiệu quả cao hơn mô hình khô 46% (MH3) sau 175 ngày không đảo trộn và không ổn định pH. Nếu mô hình này được duy trì ổn định như trong giai đoạn này thì hiệu quả xử lý có thểđạt trên 90%. Trong khi
đó, bùn không xử lý chỉ giảm 14% THC trong 1 năm, hay 13% sau 56 ngày hay 6-13% sau 42 ngày. Lượng dầu mất đi khoảng 13% có thể là những hydrocacbon dễ phân hủy, chúng mất đi khi đưa ra khỏi điều kiện kỵ khí trong kênh rạch, trong thời gian chỉ vài tuần, những hydrocacbon còn lại là khó phân hủy. [29],[26],[30]
Tóm lại, mô hình khô và bán ướt có thể áp dụng xử lý dầu khoáng trong bùn với quy mô lớn hơn hoặc quy mô hiện trường, nhưng cần đảm bảo thông khí, ổn định pH, cung cấp đủ nguồn dinh dưỡng và bổ sung thêm CHĐBMSH. Trong điều kiện có thể thì bổ
sung nguồn phân vi sinh (compost) cũng có giá trị tăng cường quá trình phân hủy dầu khoáng trong bùn.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. KẾT LUẬN
Bùn Kênh Tân Hóa-Lò Gốm bị ô nhiễm dầu khoáng hàm lượng cao, từ 4000 đến 15600 mg/kg. Hydrocacbon trong bùn ô nhiễm dầu khoáng có 4 nhóm: thẳng, vòng, resin và asphatenes.
Công nghệ sinh học xử lý bùn ô nhiễm dầu chủ yếu là sử dụng hệ VSV có khả năng sử
dụng nguồn hydrocacbon làm nguồn dinh dưỡng, năng lượng. Bùn kênh Tân Hóa-Lò Gốm xử
lý sinh học nhằm kích thích hệ VSV phân hủy dầu bằng hai phương pháp: tăng cường và kích hoạt vi sinh.
Mô hình khô: Độ ẩm khoảng 50%, dạng trải đất, bùn được phối trộn với vật liệu xốp (rơm và mùn cưa) và bổ sung CHĐBMSH. Hiệu quả xử lý cao nhất đạt 46% THC, trong đó hydrocacbon mạch thẳng C13-35 giảm 89%, UCM giảm 42%. Hydrocacbon dễ phân hủy (mạch thẳng) thường được phân hủy bởi VKHK. UCM- dạng hydrocarbon khó phân huỷ thường
được hệ nấm (nấm men và nấm mốc) phân hủy. Mô hình khô xử lý bùn với ưu điểm là kinh tế
và hiệu quả nhưng thời gian khá lâu (175 ngày). Vì thế, để hạn chế thời gian xử lý thì vấn đề
cần quan tâm là tăng cường kích hoạt VSV phân hủy dầu với các điều kiện như: ổn định pH, và tăng cường thông khí...
Mô hình ướt: Kích hoạt vi khuẩn hiếu khí phân hủy dầu bằng cách sục khí, ổn định pH, loại bỏ độc tính sulfit và tăng cường dinh dưỡng nitơ bằng Ca(NO3)2. 4H2O, CHĐBMSH... Hiệu quả xử lý đạt 43% THC, thời gian xử lý 22 ngày. Mô hình sục khí với ưu điểm là hiệu quả xử lý cao trong thời gian ngắn nhưng nhược điểm cũng lớn vì phải sục khí liên tục và phải
đảm bảo nhu cầu dinh dưỡng cho VSV sinh trưởng và phát triển tốt. Oxy và ổn định pH góp phần nâng cao hiệu quả xử lý dầu bằng hệ VKHK.
Mô hình bán ướt là sự kết hợp và kế thừa của mô hình khô và mô hình ướt. Bùn cũng
được phối trộn với vật liệu xốp (rơm và phân vi sinh), CHĐBMSH và có bổ sung thêm CaCO3
(ổn định pH) và Ca(NO3)2. 4H2O (nguồn dinh dưỡng nitơ và loại bỏđộc tính sulfit trong bùn). Mô hình dạng trải, độ ẩm giai đoạn đầu khoảng 60-80%, đảo trộn thường xuyên (thông khí).
Hiệu quả xử lý đạt 70% THC trong thời gian 95 ngày, mô hình bán ướt nhằm kéo dài thời gian phân hủy dầu của VKHK và sau đó tới vai trò phân hủy dầu của vi nấm.
Hệ VSV phân hủy dầu: Vi khuẩn, xạ khuẩn, vi nấm và nấm mốc... có nguồn gốc bản địa (trong bùn) và tăng cường (từ vật liệu xốp: rơm, mùn cưa, phân vi sinh...). Hydrocacbon dễ
phân hủy (mạch thẳng) được phân hủy trước hết bởi VKHK và hydrocacbon khó phân hủy (UCM: PAHs, resin và asphatenes...) bị phân hủy sau bởi hệ vi nấm và nấm mốc là chủ yếu. Nếu điều kiện môi trường thuận lợi (oxy, ổn định pH, dinh dưỡng...) VKHK sẽ đóng vai trò phân hủy hầu hết các hydrocacbon trong dầu khoáng và hạn chế vai trò vi nấm. Nhìn chung, hệ vi sinh vật phân hủy dầu trong bùn kênh Tân Hóa-Lò Gốm, vị trí cầu Hậu Giang (bản địa và trong vật liệu xốp) là khá cao 105-108, không cần phải bổ sung thêm VSV nuôi cấy trong phòng thí nghiệm (như MH4).
Vật liệu xốp (rơm, mùn cưa, phân vi sinh) đóng vai trò thông khí cho mô hình, bên cạnh
đó tăng cường thêm hệ VSV ngoài tự nhiên và nguồn dinh dưỡng (phân vi sinh, chất mùn trong rơm và mùn cưa).
Chất dinh dưỡng (hữu cơ và vô cơ) được tăng cường thêm nhằm căng bằng dinh dưỡng C:N:P cho hệ VSV phân hủy dầu sử dụng khi nguồn dinh dưỡng nitơ và phôtpho bị hạn chế. Ngoài ra Ca(NO3)2 còn oxy hóa sulfit làm giảm độc tính trong bùn.
Chất hoạt động bề mặt sinh học góp phần gia tăng hiệu quả xử lý dầu khoáng. CHĐBMSH làm tăng độ tan của dầu giúp hệ VSV phân hủy dầu tiếp cận dầu tốt hơn, tăng cường khả năng phân hủy dầu của VSV.
5.2. KIẾN NGHỊ
Công nghệ sinh học xử lý bùn kênh rạch ô nhiễm dầu khoáng đơn giản, hiệu quả
kinh tế và làm giảm độđộc của bùn thải ra môi trường. Tuy nhiên hiệu quả xử lý còn tùy thuộc vào công nghệ thực hiện: kỹ thuật, vật liệu phối trộn và các điều kiện môi trường (oxy, độẩm, pH, nhiệt độ)...
Dầu khoáng trong bùn thải ngoài hiện trường không qua xử lý sẽ giảm từ 10% đến 20% THC là tối đa (từ 1 tháng đến 3 năm). Cần có nghiên cứu khảo sát mức độ phân huỷ
dầu tự nhiên tại bãi thải bùn để xem xét khả năng ứng dụng kỹ thuật xử lý ô nhiễm và nghiên cứu thêm thành phần và hàm lượng các vật liệu phối trộn và điều kiên môi trường.
Trong trường hợp buộc phải xử lý hydrocarbon trong bùn thải thì kết quả nghiên cứu của đề tài đóng góp những vấn đề cơ sở và kỹ thuật cần thiết. Theo như tình hình bùn thải của thành phố hiện nay thì công nghệ xử lý phù hợp về điều thực tế và kinh tế là dạng khô và dạng bán ướt. Nếu bùn thải được phối trộn thêm với các vật liệu xốp (có nguồn gốc xenlulose) thì hiệu quả có thể đạt 36% THC và có bổ sung CHĐBM thì hiệu quả sẽ đạt cao hơn, giảm 46% THC trong thời gian 6 tháng (mô hình khô). Hay bùn thải
được xử lý tốt hơn: thông khí tốt hơn (đảo trộn, chất nhả oxy chậm...), ổn định pH, giảm
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1. Mai Tuấn Anh (1999), Determination of PAH’s contamination level in air and sediment of Hochiminh city, luận văn thạc sĩ, Viện Môi Trường và Tài Nguyên.
2. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm văn Ty, “Vi sinh vật học”, nxb Giáo Dục.
3. Đặng Thị Cẩm Hà (2004), “nghiên cứu làm sạch ô nhiễm dầu mỏ ở vùng đất đá ven biển và cặn dầu bằng phương pháp phân hủy sinh học quy mô pilot”, đề tài Khoa học Công nghệ 04-02, Viện Công Nghệ Sinh Học.
4. Lê Phi Nga (2008), “Chất hoạt động bề mặt sinh học sinh ra từ vi khuẩn phân hủy dầu SG7 và khả năng sử dụng trong xử lý bùn ô nhiễm dầu và kim loại nặng quy mô phòng thí nghiệm”, Viện Môi trường và Tài Nguyên, chủ nhiệm đề tài cấp Đại học Quốc Gia - Thành phố Hồ Chí Minh 2006 – 2008.
5. Trần Thị Nga (2005), Khả năng sử dụng vi khuẩn phân hủy dầu đồng thời tạo chất hoạt động bề mặt trong xử lý ô nhiễm dầu, luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Môi trường, Viện Môi trường và Tài Nguyên.
6. Trần Minh Ngọc (2007), “Nghiên cứu sự phân bố vi khuẩn hiếu khí phân hủy dầu
trong đất vùng Cần Giờ phục vụ cho công tác xử lý và phục hồi môi trường sau tai biến tràn dầu”, luận văn thạc sĩ Công nghệ Môi trường, Viện Môi trường và Tài Nguyên.
7. Pgs.TS. Đinh Thị Ngọ (2006), Hóa học dầu mỏ và khí, nxb khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
8. Gs.Ts. Phạm Văn Ty, Ts. Vũ Nguyên Thành, “Công nghệ sinh học tập năm”,
Công nghệ vi sinh và môi trường, nxb Giáo dục.
9. Trung tâm Chất lượng nước và Môi trường và Phân viện Quy họach các nguồn nước, Đánh giá mức độ ô nhiễm kênh Tân Hóa – Lò Gốm, Dự án nâng cấp đô thị & làm sạch Kênh Tân Hoá-Lò Gốm Tp.HCM (PMU 415).
Tiếng Anh
10. M. J. Ayotamuno, R. N. Okparanma, E. K. Nweneka, S. O. T. Ogaji and S. D. Probert (12/2007), Bio-remediation of a sludge containing hydrocarbons, Nigeria and United Kingdom, pages 936-943.
11. Shi De-qing, Zhang Jian, … (2007), Bioremediation Oil Sludge in shengli Oilfied, pages 177–184.
12. T. Grotenhuis, M. Smit and W. Rulken, Linking bioavailability to environmental technology, Wageningen, the Netherlands.
13. JB Hughes, DM Beckles, SD Chandra and CH Ward, Utilization of bioremediation processes for the treatment of PAH-contaminated sediments, USA, pages 152-160.
14. S. Lewis Hutchinson, A. P. Schwab, and M. K. Banks, “Bioremediation and Biodegradation”, Phytoremediation of Aged Petroleum Sludge: effect of Irrigation Techniques and Scheduling.
15. Rodrigo J.S. Jacques, Benedict C. Okeke…(2007), Microbial consortium bioaugmentation of a polycyclic aromatic hydrocarbons contaminated soil, Brazil.
16. Anders R. Johnsen, Lukas Y. Wick, Hauke Harms (2004), Principles of microbial PAH-degradation in soil, Pages 71-84.
17. Hans – Joachim Jordening and Josef Winter Wiley (2005), environment Biotechnology,
18. Christopher W. Kaplan and Christopher L. Kitts (2003), Bacterial Succession in a Petroleum Land Treatment Unit, USA.
19. Man Yee Kin (2001), The Potential for Bioremediation in Hong Kong Waters, Degree of Master of Science in Environmental Management at the University of Hong Kong.
20. Holger Kirchmann & Wasiyhun Ewnetu (1998), Biodegradation of petroleum- based oil wastes through composting.
21. Naim Kosaric(2001), Biosurfactants and Their Appication for Soil Bioremediation.
22. Kenneth Lee and Francois Xavier Merlin (1999), Bioremediation of oil on shoreline environments: development of techniques and guidelines, Canada, pages 161– 171.
23. Mphekgo P. Maila & Thomas E. Cloete (2004), Bioremediation of petroleum hydrocarbons through landfarming: Are simplicity and cost-effectiveness the only advantages?, Pretoria, South Africa.
24. T. Murphy., A. Moller & H. Brouwer (1995), In situ treatment of Hamilton Harbour sediment, Canada.
25. Wei Ouyang, Hong Liu,… (2005), Comparison of bio-augmentation and composting for remediation of oily sludge: A field-scale study in China, China.
26. Leticia Pizzul (2007), Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil by a two-step sequential treatment.
27. L. Valentin, G. Feijoo, …(2006), Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in forest and salt marsh soils by white-rot fungi, Spain.
28. Micky Vincent (2007), Microbial Bioremediation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Oily Sludge Wastes.
29. Xueqing Zhu, Albert D. Venosa, Makram T. Suidan, and Kenneth Lee (2001),
Guidelines for the bioremediation of marine shorelines and freshwater wetlands, USA.
Tài liệu khác
30. http://www.vnn.vn/khoahoc/trongnuoc/2005/06/454983/, Biến bùn thành... tiền!
31. www.vnexpress.net/GL/Xa-hoi/2005/09/3B9E2217/,Điều trị ‘bệnh bẩn’ của kênh Tân
Hóa – Lò Gốm.
32. www.sggp.org.vn/thoisu/2006/8/55785/, Nạo vét kênh rạch tại TPHCM: Bùn đổ đi đâu?
33. vietnamnet.vn/khoahoc/2008/06/790630/,Nghiên cứu thành công quy trình xử lý bùn thải
PHẦN 3: PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG
PHỤ LỤC 2: SỐ LIỆU KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
PHỤ LỤC 1: THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG
1. Thành phần môi trường khoáng (Benka–Coker), tổng vi khuẩn phân hủy dầu TT Thành phần Nồng độ (g/l) 1 KH2PO4 0.56 2 K2HPO4 4.74 3 MgSO4 1.025 4 NaCl 10 5 CaCl2 0.148 6 NH4NO3 2.5g 7 Agar 20 8 Dầu 5% 9 Nước cất 1000 ml
•Sau khi khử trùng ở 121oC trong 15 phút, môi trường có pH 7.0 – 7.2
•Môi trường khoáng sau khi hấp khử trùng để nguội đến nhiệt độ 40-46oC, đổđĩa và để nguội.
2. Thành phần môi trường Plate count agar (PCA) (môi trường đông khô Merck), tổng vi khuẩn hiếu khí. TT Thành phần Nồng độ (g/l) 1 Trypton 5.0 2 Yeast extract 2.5 3 Glucose 1.0 4 Agar 15.0 5 Nước cất 1 lít
Môi trường PCA sau khi hấp khử trùng, để nguội đến nhiệt độ 40-46oC và đổđĩa
đểđông thạch.
3. Thành phần môi trường Potato Glucose agar (PGA) (môi trường đông khô Merck), tổng vi nấm.
TT Thành phần Nồng độ (g/l)
1 Khoai tây 300
2 Glucose 2
3 Agar 15
Đun sôi kỹ khoai tây và lọc lấy dịch lọc, sau đó bổ sung đường và agar vào hấp khử
trùng. Sử dụng acid lactic chỉnh pH đến 5,5 đểức chế sự phát triển của vi khuẩn. Khử
trùng ở 1210C trong 15 phút.
Môi trường PGA sau khi hấp khử trùng để nguội đến nhiệt độ 40-46oC, đổđĩa.
4. Thành phần môi trường tổng vi khuẩn kỵ khí
NH4NO3 2g KH2PO4 1g NaCl 10g MgSO4.7H20 3,3g Glucose 1g Pepton 5g
Cao men 0,5g
Agar 12g
Sau khi khử trùng ở 121oC trong 15 phút, môi trường có pH 7.0 – 7.2.
Cách pha hỗn hợp Na2S + NaHCO3: Cân 0,75g Na2S và 0,3g NaHCO3 pha trong 30ml nước cất.
Môi trường sau khi hấp khử trùng để nguội đến nhiệt độ 40-46oC. Bổ sung vài giọt Na2S + NaHCO3để khử hết O2 trong môitrường.
5. Thành phần môi trường Gause 1, tổng xạ khuẩn.
Tinh bột 20 g MgSO4.7H2O 1 g NaCl 0,5 g KNO3 1 g FeSO4.7H2O 0,1 g Agar 18 g Nước 1 lít
Môi trường Gause 1 có bổ sung Chloramphenicol (25mg/l) đểức chế vi khuẩn. Môi trường Gause - 1 sau khi hấp khử trùng để nguội đến nhiệt độ 40-46oC và đổ đĩa để nguội.
6. Môi trường tăng sinh và dịch nuôi chủng SG7- L/ĐN VÀ SG7-N/ĐN
Thành phần môi trường khoáng
TT Thành phần Nồng độ (g/l) 1 KH2PO4 3,4 2 K2HPO4 3,4 3 MgSO4.7H2O 0,5 4 NaCl 1,1 5 KCl 1,1 6 NaNO3 15 7 FeSO4.7H2O 0,00028 8 Cao nấm men 0,5 9 Nước cất 1000 ml Hấp khử trùng ở 1210C
Thành phần vi lượng (bổ sung 5ml/l môi trường khoáng)
TT Thành phần Nồng độ (g/l) 1 ZnSO4.7H2O 0,29 2 CaCl2.4H2O 0,24 3 CuSO4.5H2O 0,25 4 MnSO4.H2O 0,17 Nguồn cacbon: dầu đậu nành 10ml
Lắc môi trường khoáng + 1ml dịch tăng sinh vi khuẩn (SG7), 200 vòng/ giờ, thời gian 5 ngày, nhiệt độ phòng(30,80C).
7. Thu hồi chất HĐBMSH
Dịch nuôi vi khuẩn (môi trường khoáng), sau 5 ngày nuôi lắc ở nhiệt độ phòng, chỉnh pH xuống khoảng 2 (diệt tế bào vi khuẩn), để qua đêm. Ngày sau, chỉnh pH lại khoảng 7, hỗn hợp dịch nuôi chỉ còn CHĐBMSH và xác VSV. CHĐBMSH được thử sức căng bề mặt trước khi sử dụng.
PHỤ LỤC 2: SỐ LIỆU KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1. MÔ HÌNH KHÔ 1.1. Kết quả phân tích pH Ngày MH 1 MH 2 MH 3 MH 4 0 ngày 7.69 8.04 7.70 7.89 3 ngày 7.15 7.58 7.51 6.85 7 ngày 6.35 7.34 6.73 5.02 14 ngày 4.15 6.14 4.02 4.18 21 ngày 4.59 5.65 4.15 4.59 1.2. Kết quả phân tích độ ẩm Ngày MH 1 MH 2 MH 3 MH 4 0 ngày 52.3 51.5 51.3 49.3 3 ngày 48.0 48.7 50.8 44.7 7 ngày 45.1 45.4 46.1 48.3 14 ngày 44.2 45.5 43.1 47.4 21 ngày 45.1 46.8 47.7 46.3
1.3. Kết quả phân tích tổng vi khuẩn hiếu khí
Ngày MH 1 MH 2 MH 3 MH 4
0 ngày 6.2E+07 5.3E+07 3.0E+07 2.5E+08
3 ngày 7.4E+07 5.2E+08 1.3E+08 9.5E+07
7 ngày 1.9E+08 2.7E+08 1.6E+08 2.9E+08
14 ngày 2.0E+07 8.0E+07 2.9E+08 8.0E+07
21 ngày 1.7E+07 8.5E+07 1.3E+07 4.2E+07
1.4. Kết quả phân tích tổng vi sinh vật phân hủy dầu
Ngày MH 1 MH 2 MH 3 MH 4
0 ngày 1.4E+07 1.0E+07 1.0E+07 1.5E+07
3 ngày 2.7E+07 7.2E+07 2.6E+07 3.0E+07
7 ngày 1.1E+07 5.1E+07 2.3E+07 1.5E+07
14 ngày 1.5E+07 2.9E+07 3.5E+07 2.1E+07