Nghiờn cứu tổng quan là phương phỏp đầu tiờn được sử dụng nhằm mục
đớch thu thập cỏc thụng tin, kết quả nghiờn cứu trong và ngoài nước liờn quan tới mục đớch của đề tàị Từđú, xõy dựng định hướng nghiờn cứu cựng với ý tưởng và trợ giỳp về mặt kỹ thuật từ phớa Canada (INRS). Cỏc thụng tin tập trung thu thập trong nghiờn cứu tổng quan bao gồm:
- Cỏc phương phỏp xử lý bựn thải nhằm nõng cao giỏ trị của bựn thải sinh học;
- Cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu về tỏi sử dụng bựn thải sinh học làm nguyờn liệu nuụi cấy vi sinh vật cú ớch trờn Thế giới và ở Việt Nam (nếu cú); Trờn cơ sở cỏc thụng tin thu thập được, nhúm thực hiện đề tài sẽ xỏc định cỏc dữ liệu cần thiết cho việc xõy dựng cơ sở dữ liệu về bựn thải sinh học từ cỏc cụng trỡnh xử lý nước thải được lựa chọn phự hợp với cỏc mục tiờu của Nghị định thư Canadạ
2.2 Phương phỏp điều tra, khảo sỏt cho xõy dựng cơ sở dữ liệu đặc tớnh bựn thải
Thụng tin về đặc tớnh của bựn thải như nguồn phỏt sinh, lượng và thành phần bựn thải sẽ quyết định phương phỏp xử lý bựn thải trong nuụi cấy vi sinh. Do bựn thải sinh học rất khỏc nhau giữa cỏc ngành cụng nghiệp, giữa cỏc đụ thị, cho nờn phõn tớch húa, lý, sinh học cỏc loại bựn thải này sẽ gúp phần đỏnh giỏ
được đặc tớnh của từng loại bựn thảị Tuy nhiờn, đặc tớnh của bựn thải cú liờn quan rất chặt chẽ đến đặc trưng nước thải, qui trỡnh sản xuất (sản sinh ra nước thải) cũng như cụng nghệ xử lý nước thải, vỡ vậy, cụng tỏc điều tra,khảo sỏt hoạt
động của cơ sở sản xuất là cần thiết nhằm cung cấp dữ liệu đầu vào cho cơ sở dữ
liệu về bựn thảị Cỏc cụng việc trong điều tra, khảo sỏt bao gồm:
2.1.1 Lựa chọn đối tượng (loại) BTSH
Nếu nghiờn cứu bắt đầu từ những bựn thải cú chứa nhiều độc tố, sẽ rất mất thời gian để xử lý, khử độc và thanh lọc bựn. Do đú, đối tượng bựn thải tương đối thuần khiết sẽđược ưu tiờn khảo sỏt và đưa vào nghiờn cứụ Đú là bựn thải từ cỏc trạm XLNT của cỏc nhúm ngành chế biến nụng sản thực phẩm, đồ
uống vỡ nước thải của nhúm ngành này được đặc trưng bởi độ ụ nhiễm hữu cơ
cao, ớt cỏc thành phần độc hại trong nước thải như kim loại nặng, cỏc húa chất
độc hạị.. và biện phỏp xử lý thường được ỏp dụng là biện phỏp sinh học. Ngoài ra, do Đề tài cú sự hợp tỏc với Viện INRS mà GS Tyagi là đầu mối nờn cú sự kế
thừa trong lựa chọn đối tượng nước thải là nước thải đụ thị. Do đú cỏc tiờu chớ lựa chọn địa điểm khảo sỏt gồm:
- Đối tượng khảo sỏt: Trạm XLNT của nhúm ngành chế biến NSTP, đồ
uống và nước thải đụ thị;
- Loại hỡnh sản xuất: Qui mụ cụng nghiệp; - Địa điểm khảo sỏt: Cỏc cơ sở gần Hà Nội
- Cú hệ thống XLNT bằng phương phỏp sinh học hoạt động.
2.1.2 Xõy dựng biểu mẫu thu thập thụng tin
Để cú một cơ sở dữ liệu tin cậy, việc thu thập số liệu, tư liệu, tài liệu tại hiện trường và phũng thớ nghiệm là yếu tố cốt lừị Do đú, để thụng tin thu được từ quỏ trỡnh điều tra khảo sỏt, đo đạc hiện trường và phõn tớch PTN đầy đủ và cú hiệu quả, cần xõy dựng cỏc biểu mẫu thu thập thụng tin phự hợp với mục tiờu của Nhiệm vụ. Việc thực hiện theo cỏc biểu mẫu này giỳp cho số liệu thu thập cú tớnh hệ thống, tớnh khỏch quan và tớnh hoàn chỉnh của dữ liệụ Cỏc dạng mẫu phiếu thu thập thụng tin cú trong Phụ lục bỏo cỏo gồm cú:
Mẫu 1 - mẫu phiếu điều tra cụng nghệ xử lý nước thải và bựn thải của cỏc cơ sở sẽ tiến hành khảo sỏt
Mẫu 2 - Mẫu phiếu lấy mẫu hiện trường
Mẫu 3 - Mẫu phiếu bàn giao mẫu cho phũng thớ nghiệm Mẫu 4 - Mẫu phiếu phõn tớch phũng thớ nghiệm
Mẫu 5 - Mẫu nhập thụng tin tổng hợp
2.1.3 Phương phỏp đỏnh giỏ hiện trạng hoạt động sản xuất của một nhà mỏy
- Khảo sỏt thực tế: Đõy là phương phỏp quan trọng trong nội dung đỏnh giỏ hiện trạng cụng nghệ sản xuất. Trờn cơ sở khảo sỏt thực tế, cỏc thụng tin thu thập sẽ cú ý nghĩa trong việc đỏnh giỏ hiện trạng hoạt động của hệ thống XLNT. Hoạt động sản xuất là nguồn tạo ra chất thải trong đú cú nước thảị Do đú tỡm hiểu hiện trạng hoạt động sản xuất thụng qua khảo sỏt thực tế là cỏch tốt nhất để
nắm bắt được cỏc dũng vào của nguyờn liệu và dũng ra là sản phẩm, chất thảị - Tham khảo tài liệu liờn quan: Do trờn thực tế, việc tiếp cận với hoạt động sản xuất của nhà mỏy là khú khăn vỡ nhiều lý do như tớnh bảo mật về cụng nghệ, tớnh nhạy cảm của cỏc cụng tỏc mụi trường tại cơ sở. Vỡ vậy, việc tỡm hiểu hoạt
Trờn cơ sở cỏc thụng tin thu thập được từ hoạt động điều tra hiện trạng cũng như từ cỏc nguồn thụng tin thu thập từ cỏc tài liệu đó cụng bố, từ hoạt động phỏng vấn và lấy ý kiến chuyờn gia, đỏnh giỏ hiện trạng hoạt động của nhà mỏy thụng qua cỏc tiờu chớ đỏnh giỏ như sau:
- Qui mụ sản xuất của Cụng ty - Cụng nghệ sản xuất ỏp dụng - Trỡnh độ cụng nghệ, thiết bị
- Loại hỡnh sản phẩm, cụng suất sản xuất.
2.1.4 Phương phỏp đỏnh giỏ hiện trạng hoạt động của hệ thống xử lý nước thải và bựn thải thải và bựn thải
-Khảo sỏt thực tế: Khảo sỏt hiện trường nhằm nắm được thực trạng về vận hành cụng nghệ xử lý nước, làm rừ ảnh hưởng của quỏ trỡnh vận hành tới chất và lượng của thành phần nước thải và bựn, những vấn đề kỹ thuật và mụi trường mà cỏc trạm xử lý nước đang gặp phảị Nội dung khảo sỏt theo mẫu điều trạ
-Đo đạc hiện trường và phõn tớch PTN: Thụng qua khảo sỏt hiện trường và phõn tớch sẽ bổ sung và chớnh xỏc húa cỏc số liệu đó thu thập được về thành phần cũng như lượng nước và bựn sinh rạ Những thụng tin này sẽđược sử dụng làm rừ mối quan hệ: Đầu ra của kết quả khảo sỏt là tham số đầu vào, được ỏp dụng cho phương phỏp nghiờn cứu thử nghiệm ở qui mụ phũng thớ nghiệm. Thụng tin thu thập trong quỏ trỡnh khảo sỏt được ghi vào mẫu phiếu điều trạ Ngoài ra, cỏc yếu tố vận hành cú tỏc động lớn đến chất lượng nước thải và bựn thải sẽđược ghi chộp lại trong cỏc biờn bản lấy mẫu hiện trường.
Nội dung đỏnh gớa hiện trạng hoạt động của hệ thống XLNT: - Đặc tớnh nước thải; - Qui trỡnh vận hành; - Tớnh ổn định và khả năng xử lý của HTXLNT. Nội dung đỏnh gớa hiện trạng hoạt động của hệ thống xử lý bựn thải: - Xỏc định qui trỡnh thải bựn và xử lý bựn thải
- Xỏc định lượng bựn phỏt sinh của từng cụng đoạn xử lý sinh học
2.1.5 Phương phỏp lấy mẫu nước thải
a) Xỏc định thời điểm lấy mẫu:
Thời điểm lấy mẫu cần được xỏc định dựa trờn đặc điểm vận hành của hệ
thống và lịch sản xuất của nhà mỏy để xỏc định lịch lấy mẫu phự hợp.
Với những nhà mỏy cú sự dao động lớn về lưu lượng nước thải giữa cỏc ca sản xuất thỡ cần lựa chọn ca sản xuất cú lưu lượng nước thải ổn định, phản ỏnh được cỏc đặc trưng của nước thải nhà mỏỵ
Với bể hiếu khớ vận hành giỏn đoạn hệ thống sục khớ thỡ cần xỏc định chu kỳ sục khớ. Nếu lấy mẫu trong trường hợp hệ thống sục khớ khụng hoạt động thỡ mẫu lấy sẽ khụng đặc trưng vỡ khi đú, bựn hoạt tớnh trong bể sẽ lắng nờn việc lấy mẫu sẽ dẫn đến sai khỏc về mặt định lượng cỏc thụng số liờn quan đến chất rắn.
b) Lựa chọn vị trớ lấy mẫu:
Nước thải được lấy tại 3 vị trớ: đầu vào hệ xử lý, đầu ra hệ xử lý, nước trong bể
hiếu khớ. Mẫu đầu vào và đầu ra nhằm đỏnh giỏ hiệu quả hoạt động của hệ thống xử lý nước thảị Mẫu nước trong bể hiếu khớ nhằm cung cấp thụng tin liờn quan
đến chất lượng bựn hoạt tớnh trong bể. c) Lựa chọn phương phỏp lấy mẫu:
Do khụng gian hẹp và nước thải tương đối đồng nhất do khuấy trộn đều nờn ỏp dụng phương phỏp lấy mẫu đơn (mẫu cú thểđại diện cho thành phần dũng nước thải).
2.1.6 Phương phỏp lấy mẫu bựn thải
a) Xỏc định thời điểm lấy mẫu:
Mẫu bựn thải được lấy cựng thời điểm với mẫu nước. Với mẫu bựn trong bể hiếu khớ, nếu hệ thống sục khớ hoạt động giỏn đoạn thỡ thời điểm lấy mẫu cần dựa vào chu kỳ hoạt động của hệ thống nàỵ Như vậy mẫu sẽ được lấy khi hệ
thống sục khớ đang hoạt động ở giữa chu kỳ để đảm bảo tớnh đảo trộn đều của bựn hoạt tớnh trong hệ.
b) Lựa chọn vị trớ lấy mẫu:
Căn cứ vào đặc điểm vận hành hệ thống cũng như đặc điểm cấu tạo của cỏc bể chứa bựn để lựa chọn vị trớ lấy mẫu thớch hợp.
9 Mẫu bựn trong bể hiếu khớ:
Phụ thuộc vào tớnh chất của hệ sục khớ, chu kỳ vận hành hệ thống bơm cấp khớ, thời điểm thải của hệ thống, chu kỳ thải bựn cũng như lịch hỳt bựn.
9 Mẫu bựn thải của hệ thống:
Là mẫu bựn sau ộp (với những hệ thống xử lý cú mỏy ộp bựn) hoặc là mẫu bựn thải từ bể lắng đưa vào thựng chứa hoặc cỏc bể ủ bựn. Nếu mẫu bựn sau ộp thỡ mẫu sẽ lấy khi mỏy ộp bựn hoạt động. Nếu mẫu bựn trong thựng chứa thỡ lấy mẫu bựn ở vị trớ van xả thấp vỡ bựn thải vào đõy sẽ cú quỏ trỡnh lắng và tỏch nước. Phần nước ở phớa trờn lớp bựn nờn nếu lấy mẫu bựn ở cỏc vị trớ van xả
trờn thỡ mẫu bựn sẽ loóng. c) Phương phỏp lấy mẫu:
Áp dụng TCVN 6663-13:2000 về Hướng dẫn lẫy mẫu bựn nước, bựn nước thải và bựn liờn quan.
2.1.7 Phương phỏp phõn tớch mẫu nước thải và bựn thải
a) Phương phỏp phõn tớch cỏc chỉ tiờu húa lý trong mẫu nước thải TT Thụng số Phương phỏp phõn tớch TT Thụng số Phương phỏp phõn tớch 1 pH TCVN 6492:1999 16 Cd SMEWW: 3125-2005 2 Độ muối Đo mỏy 17 Cr SMEWW: 3125-2005 3 TDS SMEWW 2540-C 18 Ni SMEWW: 3125-2005 4 TSS APHA -2540-D 19 Pb SMEWW: 3125-2005 5 TOC APHA-5310-C 20 Hg TCVN 7877:2008 6 COD APHA-5220-D 21 As TCVN 6626:2000 7 BOD APHA – 5210-B 22 Mn SMEWW: 3125-2005 8 N-NO2 APHA -4500-NO2-B 23 Zn SMEWW: 3125-2005 9 N-NO3 EPA-352.1 24 Fe SMEWW: 3125-2005 10 N-NH4 APHA-4500-NH3-F 25 Cu SMEWW: 3125-2005 11 Tổng N EPA-352.1 26 Al SMEWW: 3125-2005 12 PO4 APHA -4500P-E 27 Ca SMEWW: 3125-2005 13 Tổng P EPA-365.2 28 Mg SMEWW: 3125-2005 14 S TCVN 6659:2000 29 K SMEWW: 3125-2005 15 CN EPA -335.2 30 Na SMEWW: 3125-2005
b) Phương phỏp phõn tớch vi sinh vật trong mẫu nước và bựn thải
Phương phỏp pha loóng mẫu bựn:
Cõn 5g mẫu cho vào 45ml nước vụ trựng được nồng độ pha loóng 10-1, sau đú lắc mẫu trong 10 phỳt để đảm bảo vi sinh vật được khếch tỏn đều trong dịch pha loóng. Từ dịch huyền phự cú nồng độ pha loóng 10-1 hỳt 1ml cho vào 9ml nước vụ trựng ta được nồng độ pha loóng 10-2 và làm tương tự với cỏc nồng
độ pha loóng tiếp theọ
Phương phỏp xỏc định cỏc nhúm vi sinh vật hiếu khớ
Cấy 100àl dịch huyền phự ở nồng độ pha loóng thớch hợp vào đĩa petri chứa mụi trường đặc trưng cho từng nhúm vi sinh vật (xem phụ lục 2 ở bỏo cỏo chớnh), mỗi nồng độ lặp lại 3 đĩa, sau đú trang đều dịch trờn mặt thạch rồi đem nuụi cấy trong tủấm ở 300C. Sau 24h cú thể lấy mẫu ra để xỏc định vi sinh vật tổng số, vi khuẩn Bacillus và vi khuẩn lắc tớch, cũn đối với xạ khuẩn, nấm mốc và nấm men thỡ phải sau 48 – 72h.
Mật độ vi sinh vật được xỏc đinh theo cụng thức sau: X = ạb.10 (CFU/g)
a: trung bỡnh số khuẩn lạc trờn đĩa b: nghịch đảo nồng độ pha loóng
Phương phỏp xỏc định vi sinh vật kỵ khớ
Nhỏ 100àl dịch huyền phự ở nồng độ pha loóng thớch hợp vào cỏc ống penicillin (mỗi nồng độ lặp lại 3 ống) sau đú cỏc ống được đổ đầy bằng mụi trường MPA kỵ khớ hoặc khử sulfat đó được làm núng chảy và được để nguội
đến khoảng 400C. Cỏc ống penicillin được đậy nỳt cao su và dập nỳt nhụm để
hạn chế khụng khớ trong ống. Sau đú cỏc ống này được nuụi cấy ở 370C và sau 24h lấy mẫu ra để xỏc định mật độ.
Mật độ vi sinh vật được xỏc đinh theo cụng thức sau: X = ạb.10 (CFU/g)
a: trung bỡnh số khuẩn lạc trong ống thạch b: nghịch đảo nồng độ pha loóng
Chuẩn bị mụi trường nuụi cấy như trờn. Hỳt 9 ml mụi trường vào cỏc ống nghiệm cú chứa sẵn cỏc ống durhal, sau đú đem khử trựng.
- Pha loóng mẫu nghiờn cứu ở cỏc nồng độ thớch hợp. - Hỳt 1 ml vào cỏc ống nghiệm chứa mụi trường
- Làm ở 3 nồng độ liờn tiếp nhau, mỗi nồng độ lặp lại 10 lần.
- Ở mỗi nồng độ nuụi 5 ống ở 370C (total Coliform), 5 ống ở 43,50C (Fecal coliform), sau 24h lấy ra quan sỏt khả năng sinh hơi (lờn men) trong cỏc ống nghiệm, ghi lại số lần xuất hiện cỏc ống cú sinh hơi ở cỏc nồng độ khỏc nhau, đối chiếu với bảng chỉ số MPN để tỡm ra số lượng Ẹ coli xuất hiện trong 1g hoặc 100ml mẫu vật nghiờn cứụ
Phương phỏp phõn tớch xỏc định tổng Salmonella:
Pha loóng mẫu vật nghiờn cứu đến một mức độ nhất định trong cỏc ống nghiệm chứa 9ml nước vụ trựng . Lấy 0.1 ml dịch mẫu đó pha loóng ở 3 nồng độ
khỏc nhau cho vào cỏc hộp peptri chứa mụi trường vụ trựng đó chuẩn bị trước. Dựng que trang, trang đều trờn bề mặt thạch. Úp ngược hộp thạch. Nuụi trong tủ ấm ở 370C trong vũng 48 h. Quan sỏt, đếm cỏc khuẩn lạc hỡnh thành trong cỏc hộp thạch ở cỏc nồng độ khỏc nhau (chỉđếm cỏc khuẩn lạc tõm cú màu đen).
c) Phương phỏp phõn tớch mẫu bựn thải
Cỏc chỉ tiờu phõn tớch: TOC (APHA-5310-B); VSS (APHA-2540-D); TN (Đốt cú xỳc tỏc).
2.1.8 Phương phỏp so sỏnh
Để đỏnh giỏ được đặc tớnh nước thải, bựn thải cũng như đỏnh giỏ được triển vọng xử lý, tỏi chế và ứng dụng BTSH của Việt Nam làm nguyờn liệu nuụi cấy vi sinh vật phục vụ cho sản xuất nụng lõm nghiệp thỡ phương phỏp so sỏnh được ỏp dụng. Trong đú, đặc tớnh nước thải được so sỏnh với QCVN 24:2009/BTNMT; đặc tớnh bựn thải của Việt Nam được so sỏnh với đặc tớnh bựn thải của Canada ( cỏc loại bựn đó được sử dụng nuụi cấy vi sinh vật hữu ớch).
2.2 Phương phỏp xử lý bựn thải thành nguyờn liệu nuụi cấy vi sinh hữu ớch
2.2.1 Kỹ thuật xử lý bựn thải sinh học bằng kỹ thuật thay đổi pH (axit, kiềm)
Thay đổi pH của mụi trường vềđiều kiện axit mạnh hoặc kiềm mạnh để phỏ hủy tế bào vi sinh nhằm giải phúng cơ chất và chất dinh dưỡng trong tế bào vào pha lỏng. Nhờ đú, vi sinh vật được nuụi cấy trờn mụi trường làm từ bựn thải cú khả
năng tiếp cận tới nguồn cơ chất được giải phúng ra từ quỏ trỡnh tiền xử lý. b) Quy trỡnh thực hiện
Mụi trường axit
Bước 1: 400 mL bựn với nồng đặt ra được cho vào bỡnh 500mL. Bước 2: Chỉnh pH của hỗn hợp lờn 2 bằng H2SO4 1N
Bước 3: Tiến hành khuấy ở tốc độ 200 vũng/phỳt trong thời gian 24h.