Trong thí nghiệm này, hàm lượng COD đầu ra giữa nghiệm thức bổ sung 10% và 15% vi khuẩn tại mỗi thời điểm xử lý 12 giờ, 24 giờ, 36 giờ, 48 giờ không khác biệt theo thống kê ANOVA (p<0,05). Hàm lượng COD của 2 nghiệm thức này đạt dưới ngưỡng 150 mg/l tại thời điểm xử lý 48 giờ, lần lượt là 146,7 mg/l và 140,3 mg/l (hình 4.12). Do đó, chúng tơi chọn nghiệm thức bổ sung 10% (v/v) vi khuẩn B.
amyloliquefaciens NBRC 14141 với thời gian xử lý 48 giờ, hiệu suất xử lý 83,7%; trong khi đó, hàm lượng COD đầu ra của mẫu đối chứng là 196 mg/l, hiệu suất xử lý 78,2%.
Như vậy, trong thí nghiệm khảo sát khả năng xử lý nước thải của B. amyloliquefaciens NBRC 14141 tự do, tỷ lệ vi khuẩn bổ sung nên thực hiện ở 10%
và thời gian xử lý 36 giờ đối với COD đầu vào ≤ 600 mg/l, 48 giờ đối với COD đầu vào trên 600-900 mg/l.
Trước đây, hiệu quả xử lý nước thải của chể phẩm hỗn hợp các chủng
Bacillus cũng được công bố trong nghiên cứu của Ngô Tự Thành và cộng sự (2009).
Chế phẩm hỗn hợp các chủng Bacillus được phân lập ở Việt Nam có khả năng xử lý có hiệu quả nước thải nhà máy sữa Vinamilk - Hà Nội (BOD5 của mẫu đối chứng là 1.250 mg/l, của mẫu nước thải xử lý lắc có bổ sung dịch vi khuẩn là 730 mg/l); và nước thải sông Tô Lịch (BOD5 của mẫu đối chứng là 165 mg/l, của mẫu nước thải có bổ sung dịch vi khuẩn là 92 mg/l).
Việc xác định B. amyloliquefaciens NBRC 14141 có khả năng xử lý được
nước thải hủ tiếu là cơ sở để chúng tôi tiến hành thí nghiệm khảo sát hiệu xử lý theo cách thức cố định vi khuẩn này lên giá thể trong thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt.
4.5. Xử lý nước thải với vi khuẩn B. amyloliquefaciens NBRC 14141 cố định trong tháp lọc sinh học trong tháp lọc sinh học
4.5.1. Giai đoạn thích nghi
Từ kết quả của các thí nghiệm với B. amyloliquefaciens NBRC 14141 tự do, chúng tơi xác định chủng vi khuẩn này có khả năng xử lý được nước thải hủ tiếu, và tiến hành cố định lên giá thể tre (đã được cho vào lịng ống tháp lọc). Tre có độ xốp 0,69 m3/m3; bề mặt riêng tương đối lớn 240 m2/m3 (Trịnh Văn Dũng, 2005). Đây là vật liệu rẻ tiền, dễ tìm và vì là vật liệu thiên nhiên nên việc xử lý các giá thể tre loại bỏ sau khi sử dụng khá đơn giản, không tạo ra một nguồn ô nhiễm mới.
Nước thải được pha loãng để đạt hàm lượng CODđầu vào = 150 mg/l và pH được trung hòa về giá trị 7. Bổ sung 10% (v/v) vi khuẩn B. amyloliquefaciens
NBRC 14141 sau khi nuôi 36 giờ trong canh trường huấn luyện thích nghi vào nước thải.
Cho nước thải có bổ sung B. amyloliquefaciens NBRC 14141 chảy nhẹ qua tháp lọc sinh học, thơng khí tự nhiên. Chúng tơi nhận thấy sau 1 - 2 tuần, bề mặt của
đệm lọc trở nên nhầy ướt; chất bẩn trong nước thải đầu ra có hiện tượng kết tụ thành nhóm nhỏ và ở dạng lơ lửng.
4.5.2. Giai đoạn tiền xử lý
Sau giai đoạn thích nghi, chúng tơi bơm nước thải hủ tiếu pha loãng (COD = 600 mg/l, pH = 7) qua tháp lọc (khơng tuần hồn) với tốc độ bơm 2,8 L/giờ để vi sinh vật bám trên giá thể quen dần với việc tăng hàm lượng COD đầu vào. Vận hành với chế độ thơng khí tự nhiên.
Tiến hành theo dõi và lấy mẫu thử nghiệm COD mỗi ngày đến khi COD đầu ra ổn định giữa 3 lần lấy mẫu liên tiếp (Nguyễn Thanh Trúc và cộng sự, 2013). Sau 4 - 6 ngày, chúng tôi nhận thấy COD ổn định trong khoảng 314,0 - 319,7 (bảng 4.1), nên tiến hành các thí nghiệm xử lý nước thải.
Bảng 4.1. Hàm lượng COD đầu ra trong 1 - 6 ngày tiền xử lý
Ngày lấy mẫu 1 2 3 4 5 6
COD trung bình (m/L) 561,3 529,3 417,0 319,7 314,0 316,7
4.5.3. Giai đoạn xử lý
Trong giai đoạn này, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng khí đến hiệu quả xử lý nước thải khi thay đổi lưu lượng nước
Sau 6 ngày của giai đoạn tiền xử lý, chúng tôi tiến hành thí nghiệm 4 để khảo sát hiệu quả xử lý của các tốc độ thổi khí (50-100-150 l/phút) với tốc độ bơm nước qua tháp lọc là 2,8 l/giờ; COD đầu vào = 600 mg/l. Mẫu đối chứng được xử lý với các điều kiện tương tự và để thơng khí tự nhiên.
Chúng tơi thu mẫu từng nghiệm thức; nước thải khơng cịn màu trắng đục ban đầu, trở nên sẫm màu và có dạng huyền phù. Sau khi để lắng 1,5 giờ, chúng tôi tiến hành đo pH và COD. Các giá trị pH tăng dần khi tăng tốc độ thổi khí và trong khoảng 7,1 - 8,0. Một nghiên cứu khác khi áp dụng lọc sinh học xử lý nước thải phô-mai cũng dẫn đến pH đầu ra tăng lên trong khoảng 7,6 - 8,9 (Sumathi K. M. Saminathan và cộng sự, 2013). Trong khi đó, giá trị COD đầu ra giảm dần từ 304,7 - 64,0 mg/l (hình 4.14).