CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp lấy mẫu nước thải
* Địa điểm lấy mẫu:
- Công ty TNHH thủy sản Hai Thanh, Lô A – KCN Hiệp Phước, huyện Nhà Bè, TP.HCM.
- Công ty TNHH chế biến gia cầm Phạm Tôn – ấp Tân Thắng – Tân Bình –Dĩ An – Bình Dương.
Mẫu được lấy tại các bể thu gom nước thải trong hệ thống, cho vào thiết bị chứa, đưa về phòng thí nghiệm ngay sau khi lấy phân tích các chỉ tiêu đặc trưng trước khi tiến hành thử nghiệm xử lý.
2.2.2 Đo đạc các thông số ô nhiễm môi trường
Bảng 2.1 – Phương pháp xác định các thông số ô nhiễm môi trường Các thông số ô nhiễm môi
trường Phương pháp xác định
COD (nhu cầu oxy hóa học)
- Oxy hóa chất hữu cơ trong mẫu bằng hỗn hợp K2Cr2O7 và H2SO4 có xúc tác.
- Lượng K2Cr2O7 và H2SO4 sẽ giảm tương ứng với lượng chất hữu cơ có trong mẫu.
Lượng K2Cr2O7 dư sẽ được định phân bằng dung dịch Fe(NH4)2(SO4)2 với chỉ thị feroin.
Từ đó tính được lượng chất hữu cơ trong mẫu tỉ lệ với lượng K2Cr2O7 đã phản ứng với chất hữu cơ.
BOD (nhu cầu oxy sinh học)
- Sử dụng chai DO có V = 300ml. Đo hàm lượng DO ban đầu và sau 5 ngày ủ ở 20oC (trong bóng tối). Lượng oxy chênh lệch do vi sinh vật sử dụng chính là BOD.
pH - Máy đo pH
N Kjeldahl (Nitơ hữu cơ + NH3) - Phương pháp chưng cất Kjeldahl
Tổng P
- Trong môi trường axit các dạng của phosophat được chuyển về dạng
orthophosphate và phản ứng với ammonium molybdate và SnCl2 cho phức molybdenum màu xanh dương. Xác định độ hấp thu của phức tạo thành bằng phương pháp đo quang ở bước sóng 690nm.
2.2.3 Thí nghiệm xác định khả năng xử lý nước thải giàu protein của các chủng vi sinh vật đã phân lập
Xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học hiếu khí thông thường chỉ có thể áp dụng khi nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải đầu vào (nước thải cần xử lý) không quá cao (COD ≈ 400 – 700 mg/l). Nhưng trên thực tế, sau khi qua quá trình sản xuất và chế biến lượng nước thải được các công ty, nhà máy, xí nghiệp thải ra luôn có nồng độ chất hữu cơ rất cao.Vì vậy trong các thử nghiệm khả năng xử lý của các chủng vi khuẩn, nước thải được pha loãng với hệ số từ cao đến thấp dần sao cho hàm lượng chất hữu cơ mà vi sinh vật xử lý được tăng dần từ khoảng giá trị cơ bản nhằm xem xét ngưỡng nồng độ phù hợp mà vi sinh vật có thể tiếp nhận.
Các chất dinh dưỡng N (dạng dung dịch NH4NO3) và P (dạng dung dịch K2HPO4) được bổ sung vào mẫu nước thải với lượng phù hợp nhằm đảm bảo tỉ lệ BOD: N: P = 100:5:1 cho các vi sinh vật có thể phát triển trong điều kiện tốt nhất.
- Bổ sung các chủng Bacillus đã phân lập được vào mẫu nước thải (đã bổ sung dinh dưỡng và pha loãng) theo các tỉ lệ giống khác nhau: 1%, 2% và tiến hành sục khí để cung cấp lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý. Sử dụng mẫu đối chứng là nước thải ở cùng điều kiện nhưng không bổ sung chủng vi sinh vật nào từ bên ngoài.
- Xác định hiệu quả xử lý nước thải của từng chủng sau mỗi khoảng thời gian 24 giờ, 48 giờ và 72 giờ.
- Xác định tỉ lệ giống và thời gian nuôi cấy ứng với hiệu quả xử lý tốt nhất của mỗi chủng.
- Phối hợp các chủng có hiệu quả xử lý cao và ổn định ở cùng tỉ lệ giống và thời gian xét trên hiệu quả xử lý với nhau để tiếp tục xác định hiệu quả xử lý nước thải của hỗn hợp các chủng đó bằng cách lặp lại thí nghiệm đo COD của nước thải sau mỗi 24 giờ, 48 giờ, 72 giờ.
- Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần để lấy giá trị trung bình nhằm loại bỏ sai số thô đại.
2.2.3.1 Bố trí thí nghiệm xác định khả năng xử lý nước thải sản xuất và chế biến thủy sản của các chủng vi sinh vật đã phân lập
Nước thải sản xuất và chế biến thủy sản được tiến hành thử nghiệm xử lý như sau:
Nước thải sản xuất và chế biến thủy sản
Pha loãng nước thải để có:
- 2500 ml nước thải có nồng độ COD 500mgO2/l - 2500 ml nước thải có nồng độ COD 800mgO2/l
Bố trí lượng nước thải trên ( ở cả 2 nồng độ ):
- COD 500mgO2/l: 200ml/bình 250ml ( 20 bình) - COD 800mgO2/l: 200ml/bình 250ml ( 20 bình)
10 chủng vi sinh vật sau khi đã tăng sinh được 24h, cấy vào 40 bình trên.
- COD 500 mgO2/l:
+ 10 bình cấy giống ở tỷ lệ 1%/ chủng/ bình + 10 bình cấy giống ở tỷ lệ 2%/ chủng/ bình
- COD 800 mgO2/l:
+ 10 bình cấy giống ở tỷ lệ 1%/ chủng/ bình + 10 bình cấy giống ở tỷ lệ 2%/ chủng/ bình
Sục khí liên tục và tiến hành theo dõi giá trị COD ở 24 giờ, 48 giờ , 72 giờ.
Sau đó, chọn ra 6 chủng xử lý đạt hiệu quả nhất để tiến hành phối cả 6 chủng (tỷ lệ mỗi chủng trong hỗn hợp H6 tính theo thể tích dịch thô là tương đương nhau) tạo 1 chế phẩm sinh học. Tiếp tục xác định hiệu quả xử lý của hỗn hợp các chủng đó bằng cách lặp lại thí nghiệm như trên nhưng chỉ với 2 bình cho mỗi nồng độ và tỷ lệ cấy giống cũng là 1%, 2%. Cũng tiến hành đo COD ở 24 giờ, 48 giờ và 72 giờ.
Nâng tiếp COD lên 1150 mgO2/l, khảo sát lần lượt ở 6 chủng cho hiệu quả xử lý cao và hỗn hợp của cả 6 chủng đó. Thí nghiệm được bố trí tương tự như ở nồng độ COD 500 mgO2/l hoặc COD 800 mgO2/l.
Mẫu đối chứng chính là mẫu nước thải với cùng nồng độ nhưng không bổ sung chủng vi sinh vật nào từ bên ngoài.
Hình 2.1 – Mô hình thí nghiệm xử lý nước thải chế biến thủy sản với 10 chủng Bacillus đã phân lập
Hình 2.2 – Quá trình sục khí cung cấp khí Oxy cho hoạt động của Bacillus 2.2.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định khả năng xử lý nước thải sản xuất và chế biến thịt của các chủng vi sinh vật đã phân lập
Nước thải sản xuất và chế biến thịt được tiến hành như sau:
Nước thải sản xuất chế biến thịt
Pha loãng nước thải để có:
- 2500 ml nước thải có nồng độ COD 500mgO2/l - 2500 ml nước thải có nồng độ COD 800mgO2/l
Bố trí lượng nước thải trên ( ở cả 2 nồng độ ):
- COD 500mgO2/l: 200ml/bình 250ml ( 20 bình) - COD 800mgO2/l: 200ml/bình 250ml ( 20 bình)
10 chủng vi sinh vật sau khi đã tăng sinh được 24h, cấy vào 40 bình trên.
- COD 500 mgO2/l:
+ 10 bình cấy giống ở tỷ lệ 1%/ chủng/ bình + 10 bình cấy giống ở tỷ lệ 2%/ chủng/ bình
- COD 800 mgO2/l:
+ 10 bình cấy giống ở tỷ lệ 1%/ chủng/ bình + 10 bình cấy giống ở tỷ lệ 2%/ chủng/ bình
Chọn 6 chủng xử lý đạt hiệu quả cao nhất
- Phối 6 chủng đạt hiệu quả xử lý tốt đã chọn tạo thành một chế phẩm sinh học, tỷ lệ mỗi chủng trong hỗn hợp H6 (tính theo thể tích dịch thô) là tương đương nhau.
- Xác định hiệu quả của chế phẩm vừa tạo trên cả 4 nồng độ 500, 800, 1200 và 2000mgO2/l. Mỗi nồng độ khảo sát ở 2 tỷ lệ 1% và 2% sau 24h, 48h và 72h sục khí
- Nâng tiếp nồng độ COD của nước thải lên 1200mgO2/l và 2000mgO2/l
- Khảo sát hiệu quả xử lý của lần lượt 6 chủng đã chọn ở tỷ lệ 1% và 2% sau 24h, 48h và 72h sục khí
Sục khí liên tục và tiến hành theo dõi giá trị COD ở 24 giờ, 48 giờ, 72 giờ
Mẫu đối chứng cũng là nước thải ở nồng độ đó nhưng không bổ sung vi sinh vật từ bên ngoài vào.