2.2.4.1. Đánh giá cảm quan về mùi
Mùi là là tiêu chuẩn cần thiết để đánh giá chất lượng dịch thải về mặt cảm quan khi thải ra môi trường. Mùi tác động và có sự ảnh hưởng trực tiếp lên khứu giác của con người.
Đánh giá cảm quan về mùi được tiến hành với hội đồng đánh giá gồm 7 người. Mỗi người ngửi lần lượt từng cốc nhỏ tương ứng được lấy ra từ dụng cụ chứa các mẫu. Sau đó, mỗi thành viên đánh dấu vào bảng đánh giá cảm quan đã được soạn sẵn (xem phần phụ lục) và không có sự trao đổi ý kiến với nhau để đảm bảo kết quả thu được khách quan [6].
2.2.4.2. Xác định độ màu: sử dụng chương trình cài sẵn trên máy đo quang
DR/2000 (HACH, USA).
Nguyên tắc: dựa trên việc đo độ hấp thu ánh sáng của các hợp chất màu có
trong dung dịch ở bước sóng 455nm.
2.2.4.3. Xác định độ đục:sử dụng chương trình cài sẵn trên máy đo quang
DR/2000 (HACH, USA).
Nguyên tắc: dựa trên sự hấp thu ánh sáng của các cặn lơ lửng có trong dung
dịch ở bước sóng 450nm.
2.2.4.4. Xác định pH: dùng máy đo pH.
2.2.4.5. Xác định COD: bằng phương pháp Kalibicromate (TCVN 6491 – 1999).
Nguyên tắc: oxi hóa các hợp chất hữu cơ bằng K2Cr2O7 dư ở 1500C với sự có mặt của xúc tác Ag2SO4.
Chuẩn độ lượng K2Cr2O7 còn dư bằng dung dịch chuẩn FAS với chỉ thị ferroin. Tại điểm cuối chuẩn độ, màu của dung dịch chuyển từ màu xanh lục sang nâu đỏ.
2.2.4.6. Xác định BOD5: TCVN 6001:1995 (dựa trên phương pháp Winkler).
Nguyên tắc: sử dụng chai DO có V = 125mL. Đo hàm lượng DO ban đầu và
sau 5 ngày ủ ở 200
2.2.4.7. Xác định TSS: bằng phương pháp trọng lượng.
Nguyên tắc: lọc mẫu (đồng nhất) qua giấy lọc tiêu chuẩn đã cân trước và sấy
khô phần nằm lại trên giấy lọc ở 103 – 1050C. Phần gia tăng khối lượng của giấy lọc là chất rắn lơ lửng.
2.4.4.8. Xác định đường tổng số: bằng phương pháp xanh methylene [19].
Nguyên tắc: lượng đường có thể được xác định bằng cách sử dụng dung dịch
kiềm đồng sulphat, chất này được các loại đường khử thành oxit đồng màu đỏ. Quy trình bao gồm việc xác định thể tích của dung dịch đường cần để khử một lượng dung dịch Fehling đã biết trước thể tích sử dụng xanh methylen làm chỉ thị. Không khí được loại trừ khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách đun chất lỏng sôi trong suốt quá trình chuẩn độ.
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu báo cáo là trung bình của 3 lần phân tích.
Kết quả được phân tích thống kê và biểu diễn đồ thị bằng phần mềm Excel 2010.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Xác định tỷ lệ dịch thải/nguyên liệu
Theo quy trình công nghệ quy mô phòng thí nghiệm chiết tách lutein từ hoa cúc vạn thọ thì mỗi mẻ xử lý 10 kg nguyên liệu. Kết quả xác định thể tích dịch thải thu được đối với 3 mẻ hoa cúc vạn thọ như sau:
Bảng 3.1. Kết quả xác định thể tích dịch thải /nguyên liệu
Lần 1 2 3 Trung bình
Thể tích dịch thải (L) 10,05 9,85 9,95 9,95
Như vậy, trung bình cứ xử lý 10 kg hoa cúc vạn thọ thì thu được 9,95 L dịch thải. Giá trị này thấp hơn tổng thể tích dịch Viscozyme cho vào nguyên liệu ban đầu: 10,10 L. Vậy, quá trình thu mẫu này là chưa triệt để. Nguyên nhân có thể là do có một lượng nhỏ dịch thải còn đọng lại trong máy và đường ống, không thể thu hết. Dịch thải thu được ban đầu hơi đục, có lẫn một lượng nhỏ bã thải hoa cúc vạn thọ dưới dạng các hạt thô lơ lửng , có màu vàng nâu và mùi hơi ngọt của dung dịch đường lẫn với mùi hơi hắc của hương hoa cúc vạn thọ.
3.2. Biến động một số đặc tính hóa, lý của dịch thải theo thời gian trong điều kiện không xử lý kiện không xử lý
3.2.1. Đánh giá mùi
Kết quả đánh giá cảm quan của 7 người sau khi ngửi trực tiếp dịch thải:
Bảng 3.2. Kết quả đánh giá cảm quan mùi dịch thải của hoa cúc vạn thọ từ công đoạn ủ Viscozyme (khảo sát với 7 người)
Các mẫu Mức độ mùi (Điểm đánh giá)
Nhẹ Vừa Nặng Rất nặng Ban đầu 7 0 0 0 Sau 3 ngày 2 4 1 0 Sau 6 ngày 0 4 3 0 Sau 9 ngày 0 0 4 3 Sau 12 ngày 0 0 0 7 Sau 15 ngày 0 0 0 7
Biểu đồ đánh giá cảm quan mùi dịch thải của hoa cúc vạn thọ:
Hình 3.1. Sự biến đổi mùi của dịch thải hoa cúc vạn thọ theo thời gian
Dịch thải để ngoài môi trường có sự thay đổi rõ rệt theo thời gian: ban đầu dịch thải có mùi ngọt hơi hắc, sau đó lên men, có mùi chua, có lớp váng trên bề mặt, và dần có mùi hôi khó chịu.
Theo thời gian mùi của dịch thải có sự biến đổi rõ rệt. Dựa vào đánh giá cảm quan của 7 người cho thấy: ban đầu dịch thải có mùi nhẹ, mức độ mùi nặng dần bắt đầu từ ngày thứ 9 và sau đó mùi trở nên rất nặng từ ngày thứ 12.
Sự thay đổi mùi của dịch thải được giải thích như sau:
- Trong dịch thải diễn ra các quá trình phân hủy của vi sinh vật, làm mùi của dịch thải thay đổi. Cellulose và hemicellulose có trong thành phần cấu tạo của cánh hoa cúc bị enzyme thủy phân thành glucose, tiếp theo bị phân hủy chuyển hóa thành các axit hữu cơ, lên men rượu, khí sinh học hay các sản phẩm giàu năng lượng khác, dịch thải có mùi chua. Sau một thời gian, vi sinh vật (nấm men) già sẽ xảy ra quá trình tự phân mạnh, làm nước thải có mùi thối [10].
Hình 3.2. Dịch thải sau 3 ngày để ngoài môi trường
3.2.2. Biến động các chỉ tiêu hóa, lý khác của dịch thải trong điều kiện không xử lý xử lý
Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa, lý của dịch thải hoa cúc vạn thọ theo thời gian trong điều kiện không xử lý được trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.3. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa, lý của dịch thải theo thời gian Ngày Chỉ tiêu 0 3 6 9 12 15 COD (mg/L) 25.600 24.533 19.067 17.066 16.982 16.125 BOD5 (mg/L) 2.471 2.368 1.667 1.481 1.389 1.364 pH 3,75 3,62 3,41 4,81 4,63 4,59 TSS (mg/L) 4.387 3.080 2.398 3.035 3.097 3.572 Độ màu (Pt-Co) 1.560 3.400 6.200 8.240 11.625 13.063 Độ đục (FTU) 500 750 1.400 1.860 3.650 3.928 Đường (%) 6,05 3,77 0,13 0 0 0
Từ những kết quả trên ta thấy:
Dịch thải ban đầu có chỉ số COD rất cao (25.600 mg/L). Nếu không được xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận thì sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Ngoài ra, COD/BOD5 > 10 có nghĩa là trong dịch thải có chứa nhiều hợp chất hữu cơ khó phân hủy hơn là các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật. Vậy dịch thải có khả năng tự làm sạch rất kém. Điều này cũng được chứng minh qua sự suy giảm giá trị COD, BOD5 và TSS rất chậm theo thời gian: sau 15 ngày COD giảm từ 25.600 xuống 16.125 mg/L (tức giảm khoảng 37%); BOD5 giảm từ 2471 xuống 1364 mg/L (giảm khoảng 44,8%); TSS giảm từ 4.387 xuống 3.572 mg/L (giảm 18,6%).
Ngược lại, theo thời gian thì độ đục và độ màu của dịch thải lại tăng lên rất mạnh: độ đục tăng gần gấp 8 lần (từ 500 đến 3.928 FTU), còn độ màu tăng lên khoảng 8,4 lần (từ 1.560 đến 13.063 đơn vị Pt-Co). Sự tăng độ đục và độ màu của dịch thải có thể giải thích bởi sự phân hủy các hạt bã thải hoa cúc vạn thọ có kích thước lớn (hạt huyền phù thô nằm lắng dưới đáy bình chứa) thành các hạt kích thước nhỏ hơn hay phân hủy tiếp thành các hạt hợp chất hữu cơ có màu lơ lửng trong dịch thải nghiên cứu. Một nguyên nhân khác nữa là do sự tự chết đi và tự phân rã của các tế bào nấm men có trong dịch thải khi lượng đường và cellulose trong dịch thải đã bị phân hủy hết.
Hình 3.3. Biến động của một số đặc tính hóa, lý của dịch thải không xử lý theo thời gian
Trong dịch thải có chứa một lượng đường được tạo ra từ quá trình thủy phân cellulose với hàm lượng không lớn khoảng 6,05% giảm mạnh theo thời gian: sau 3 ngày lượng đường trong dịch thải còn 3,77% và đến ngày thứ 6 chỉ còn lại khoảng 0,13%. Dịch thải chứa đường là điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển. Khi đường hết nghĩa là cơ chất cho nấm men cũng hết dần vì nấm men sử dụng đường là chủ yếu, nấm men sẽ ngừng phát triển và bị phân rã. Quá trình lên men sẽ xảy ra rất mạnh nếu hàm lượng đường dưới 8%, khả năng lên men nhanh và cũng kết thúc rất nhanh [8].
Hàm lượng đường trong nước thải chỉ cần 1% cũng đủ điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển. Khi nấm men phát triển trong môi trường nước thải có chứa đường bao giờ cũng có mặt các vi khuẩn tạo axit như axit lactic, axit acetic. Mặt khác, nấm men thường tạo ra trong quá trình lên men những sản phẩm khá độc hại với các vi sinh vật khác như: CO2, C2H5OH và các chất khí khác. Khi tế bào nấm men già sẽ xảy ra quá trình tự phân rất mạnh, do đó nước ô nhiễm hay nước thải sẽ có mùi hôi thối rất mạnh [10].
pH của dịch thải ban đầu là 3,75 mang tính axit yếu và giảm đần đến 3,41 ở ngày thứ 6 là do trong dịch thải có diễn ra quá trình lên men của VSV phân hủy đường thành axit hữu cơ. Sau khi lượng đường hết, các axit hữu cơ bị phân hủy thành các sản phẩm khác như CO2, VSV hết chất dinh dưỡng, xảy ra quá trình tự phân làm pH của dịch thải tăng nhẹ.
Vì dịch thải được để trong trạng thái tĩnh, coi như trong môi trường yếm khí. Các chỉ tiêu COD, BOD5, TSS ban đầu xác định được là khá cao, đặc biệt là COD 25.600 mg/L. Điều này được giải thích như sau: hemicellulose cùng với lignin và cellulose tạo thành tế bào thực vật, khi enzyme thủy phân cellulose chuyển hóa các hợp chất kiểu lignocellulose và cellulose thành các nguồn năng lượng thông qua các sản phẩm đường, ethanol, khí sinh học hay các sản phẩm giàu năng lượng khác. Trong quá trình thủy phân này có sự lên men của các VSV (tạo ra các sản phẩm lên men), bên cạnh đó còn có các hợp chất màu khó phân hủy nên dịch thải có hàm lượng COD rất lớn. Theo thời gian, các chỉ tiêu này đều giảm nhẹ do vi sinh vật
phân hủy các hợp chất hữu cơ trong dịch thải để tổng hợp xây dựng tế bào. Sau một thời gian, các chất dinh dưỡng không còn đủ để vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, chết dần làm TSS trong dịch thải tăng nhẹ.
Tóm lại, dịch thải hoa cúc vạn thọ đã thu nhận có khả năng tự làm sạch rất kém. Do vậy, việc nghiên cứu đề xuất phương pháp xử lý dịch thải hoa cúc vạn thọ trong công đoạn ủ enzyme là rất cần thiết.
3.3. Đánh giá một số chỉ tiêu hóa, lý của dịch thải sau khi xử lý bằng phương pháp keo tụ pháp keo tụ
Bảng 3.4 và hình 3.4 trình bày kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa, lý của dịch thải cúc vạn thọ vào thời điểm đầu ngay sau khi keo tụ.
Bảng 3.4. Kết quả phân tích các chỉ tiêu dịch thải cúc vạn thọ sau khi keo tụ
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
pH - 5,51 Độ màu Pt-Co 546 Độ đục FTU 100 TSS mg/L 877,4 COD mg/L 3.200 BOD5 mg/L 347
Kết quả trên cho thấy:
Mặc dù dịch thải sau khi xử lý bằng keo tụ thì giá trị các chỉ số ô nhiễm đều đã giảm xuống rất đáng kể (COD giảm khoảng 87,9%; BOD5 giảm khoảng 86%; TSS giảm 80%) nhưng vẫn còn lớn hơn khá nhiều so với tiêu chuẩn xả thải ra môi trường. Vì vậy, vẫn cần phải tiếp tục xử lý dịch thải bằng phương pháp sinh học, hóa học để đạt hiệu quả xử lý triệt để hơn.
3.4. Biến động một số chỉ tiêu hóa, lý của dịch thải sau khi keo tụ kết hợp xử lý bằng chế phẩm BIO-EM bằng chế phẩm BIO-EM
3.4.1. Đánh giá mùi
Mùi là một trong những chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả xử lý của chế phẩm sinh học đối với dịch thải. Kết quả đánh giá cảm quan mùi của 7 người đối với dịch thải sau khi xử lý bằng chế phẩm sinh học BIO-EM, được thể hiện dưới bảng 3.5 và hình 3.5 (trang 40).
Bảng 3.5. Kết quả đánh giá cảm quan mùi sau khi sử dụng BIO-EM trong điều kiện có và không sục khí
Ngày Mức độ mùi Nhẹ Vừa Nặng Rất nặng 0 EMS 0 2 5 0 EMK 0 2 5 0 2 EMS 5 2 0 0 EMK 4 2 1 0 4 EMS 6 1 0 0 EMK 4 3 0 0 6 EMS 6 1 0 0 EMK 5 2 0 0 8 EMS 6 1 0 0 EMK 5 2 0 0
Hình 3.5. Điểm đánh giá mùi đối với dịch thải sau khi keo tụ và xử lý bằng
BIO-EM trong các điều kiện: a) có sục khí (EMS) ; b) không sục khí (EMK)
Dịch thải trước khi bổ sung chế phẩm sinh học được đánh giá là nặng. Sau khi bổ sung chế phẩm sinh học, kết quả đánh giá cảm quan cho thấy mức độ mùi đã giảm mạnh trong 2 - 4 ngày đầu nhưng sau đó mức độ mùi ít thay đổi hơn và vẫn ở mức khá cao.
Trong điều kiện có và không sục khí, mức độ mùi có sự khác biệt rõ rệt. Ở điều kiện có sục khí, mức độ mùi giảm nhanh hơn (70% ý kiến đánh giá mức độ mùi là nhẹ) trong ngày thứ 2. Điều kiện không sục khí, hơn 50% ý kiến đánh giá mức độ mùi là nhẹ. Đến ngày thứ 4, số ý kiến đánh giá mức độ mùi là nhẹ ở quá trình có sục khí là hơn 80%, điều kiện không sục khí là vẫn giữ nguyên.
Qua đây, ta thấy quá trình bổ sung chế phẩm có hiệu quả làm giảm mức độ mùi và ở điều kiện có sục khí cho thấy hiệu quả giảm mùi cao hơn ở điều kiện không sục khí. Quá trình sục khí làm tăng nhanh sự thoát khỏi dung dịch của các
chất khí được tạo thành, trong quá trình lên men, VSV tạo ra một số sản phẩm dạng khí, một số gây ức chế các phản ứng sinh hóa và làm chậm sự phát triển của VSV. Giải phóng khí khỏi dung dịch bằng cách làm tăng nhanh các phản ứng sinh hóa và sự tăng trưởng sinh khối. Khi sục khí, các loại khí sẽ chuyển động lên bề mặt dịch thải nhanh và thoát ra ngoài [8].
3.4.2. Biến động COD
Biến động chỉ số COD của dịch thải nghiên cứu sau khi keo tụ và xử lý BIO-EM cho bởi bảng 3.6 và hình 3.6.
Bảng 3.6. Kết quả COD (mg/L) sau khi sử dụng BIO-EM
Ngày 0 2 4 6 8
COD (mg/L)
EMS 3200 800 569 525 501 EMK 3200 1200 897 852 805
Hình 3.6. Biến động của COD theo thời gian sau khi keo tụ dịch thải và xử lý bằng BIO-EM trong điều kiện có và không sục khí
Kết quả trên cho thấy lượng COD giảm mạnh trong thời gian đầu 2 – 4 ngày, sau đó giảm chậm dần. Điều này được lý giải là do trong thời gian đầu sự
giảm COD chủ yếu liên quan đến sự phân hủy các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (BOD5), sau đó còn lại các hợp chất khá bền, khó phân hủy hơn.
Trong điều kiện sục khí COD giảm nhanh hơn trong điều kiện không sục khí. Sau 2 ngày hiệu suất xử lý COD đạt 75% ở điều kiện sục khí và ở điều kiện không sục khí là 62,5%. Tuy nhiên, hàm lượng COD vẫn còn khá cao so với QCVN 24:2009.
Sau ngày thứ 4 trở đi hiệu quả xử lý cũng không đáng kể, giảm mạnh nhất cũng chỉ đạt 7,7% ở điều kiện sục khí. Vì vậy, nếu xử lý bằng BIO-EM chỉ cần tiến hành trong 4 ngày là đủ vì việc kéo dài thời gian xử lý là không hiệu quả.
So với đề tài của Nguyễn Khoa (2006) thì lượng COD giảm thiểu sau khi xử lý bằng chế phẩm sinh học là 20,9% thấp hơn kết quả trong đề tài này. Nguyên nhân là do đối tượng nghiên cứu của Nguyễn Khoa (2006) là nước thải cao su, sử