Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật và vi tảo lam Spirulina trong xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô

57 6 0
  • Loading ...
1/57 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 11/04/2018, 00:33

Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa MỞ ĐẦU Nền kinh tế xã hội nông nghiệp nước ta hình thành phát triển từ lâu đời với lịch sử lâu dài dựng nước giữ nước dân tộc Trong suốt tiến trình phát triển lâu dài ấy, làng nghề truyền thống hình thành phát triển nơng thơn Việt Nam đóng vai trò quan trọng kinh tế Sự phát triển làng nghề góp phần giải việc làm cho nhiều lao động, nâng cao thu nhập cho người dân địa phương nói riêng mà góp phần vào phát triển kinh tế nước nói chung Đặc biệt, kinh tế thị trường với sách phát triển kinh tế nhiều thành phần nước ta nay, làng nghề truyền thống phát triển mạnh mẽ Sự phát triển làng nghề đem lại nhiều lợi ích kinh tế song song với tiềm ẩn nguy gây ô nhiễm môi trường Thực trạng ô nhiễm môi trường làng nghề truyền thống sở ngành nghề nông thôn gia tăng Do ý thức bảo vệ mơi trường thấp người trình sản xuất, loại chất thải thải môi trường sống xung quanh mà không thu gom xử lý triệt để nên tình trạng ô nhiễm môi trường xảy nghiêm trọng làng nghề truyền thống Việt Nam Là làng nghề truyền thống vốn có từ lâu đời thành phố Hà Nội, làng nghề sản xuất bún Phú Đô phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Từ trước tới nay, nước thải làng nghề xả trực tiếp xuống mương chung làng mà không qua hệ thống xử lý nước thải Vì vậy, nước thải làng nghề bún Phú Đơ ln tình trạng bị ô nhiễm hữu nặng nề với nồng độ nitơ, photpho hàm lượng BOD5, COD nước thải lớn Do đặc thù nước thải sản xuất bún ô nhiễm chất hữu dễ phân hủy sinh học nên việc áp dụng biện pháp sinh học nói chung hay xử lý bùn hoạt tính nói riêng để xử lý nước thải hoàn toàn phù hợp Việc kết hợp sử dụng loài tảo vi sinh vật (VSV) để xử lý nước thải ô nhiễm hữu coi giải pháp hợp lý nước thải, Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa hàm lượng nitơ photpho nguồn dinh dưỡng tốt cho sinh trưởng phát triển tảo Ngoài ra, việc thu hồi sinh khối tảo nước thải sau xử lý thực cách dễ dàng thuận tiện cách vớt hay lọc lưới, góp phần làm giảm giá thành xử lý Chất dẻo sinh học (bioplastic) loại vật liệu ngày thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều nhà khoa học giới Không giống chất dẻo thông thường khác, chất dẻo sinh học loại vật liệu “xanh” thân thiện môi trường với thời gian phân hủy ngắn chúng có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật loại VSV Sự đời chất dẻo sinh học coi cách mạng quan trọng công nghệ chất dẻo xem giải pháp nhằm giảm dần lệ thuộc vào dầu mỏ có nguy cạn kiệt, đồng thời góp phần bảo vệ mơi trường Là chất dẻo sinh học, poly-3-hydroxyalkanoates – PHA tìm thấy thể VSV vi tảo, có vi tảo lam Spirulina Việc kết hợp sử dụng VSV vi tảo lam Spirulina xử lý nước thải giàu hữu làng nghề bún Phú Đô thu nhận chất dẻo sinh học từ sinh khối tảo mang ý nghĩa mặt khoa học thực tiễn cao Do vậy, tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật vi tảo lam Spirulina xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô” với nội dung sau: - Đánh giá trạng xác định đặc trưng nước thải sản xuất bún làng nghề bún Phú Đô; - Nghiên cứu xác định thông số tối ưu cho trình xử lý nước thải sản xuất bún, gồm thông số sau: thời gian lắng tối ưu, nồng độ bùn hoạt tính tối ưu, nồng độ nitơ, nồng độ photpho thời gian sục khí tối ưu cho trình xử lý; - Dựa vào kết nghiên cứu xác định thơng số tối ưu cho q trình xử lý nước thải, đưa quy trình xử lý nước thải sản xuất bún Phú Đô VSV vi tảo lam Spirulina platensis; Nguyễn Minh Phương học - Luận văn thạc sỹ khoa Đánh giá khả sinh trưởng phát triển chủng tảo lam Spirulina platensis qua ngày nuôi cấy nước thải; - Xác định hàm lượng PHA sinh khối tảo Spirulina thu sau xử lý; - Sơ đánh giá hiệu xử lý nước thải làng bún Phú Đơ bùn hoạt tính vi tảo lam Spirulina platensis Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu 1.1.1 Điều kiện tự nhiên Làng bún Phú Đô thuộc xã Mễ Trì, huyện Từ Liêm, cách trung tâm thành phố Hà Nội khoảng 10 km phía Tây Nam Vị trí ranh giới cụ thể làng bún Phú Đơ sau: - Phía Bắc giáp xã Mỹ Đình; - Phía Nam giáp đường cao tốc Láng -Hồ lạc; - Phía Đơng giáp thơn Mễ Trì Thượng (thuộc xã Mễ Trì); - Phía Tây giáp với sơng Nhuệ Tổng diện tích tự nhiên làng nghề 258,6 ha, đất nơng nghiệp 164,6 [79] Bao quanh phía Bắc làng nghề sản xuất bún Phú Đơ có mương tiêu nước chảy qua chảy vào sơng Nhuệ Tình trạng nhiễm mơi trường xảy nghiêm trọng vào mùa mưa, lưu lượng nước lớn gây tình trạng ngập úng nước thải sản xuất bún hòa trộn tồn nước thải sinh hoạt chăn nuôi từ chuồng trại hộ gia đình đổ kênh dẫn Nước thải sản xuất bún nước thải sinh hoạt nước thải chăn nuôi chưa qua xử lý mà xả thải trực tiếp vào hệ thống cống chung cuối làng Sau đó, nước thải trực tiếp xuống mương chảy sông Nhuệ, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống người dân vùng 1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội Theo số liệu thống kê năm 1999, làng nghề bún Phú Đơ có 1.113 hộ với 5.111 nhân Trong số có 700 hộ gia đình với 1.600 lao động hành nghề làm bún Hàng năm, làng nghề Phú Đô sản xuất khoảng 5.000 bún, cung cấp bún cho khoảng 50% thị trường bún Hà Nội [87] Sau năm, tính đến năm 2004, làng Phú Đơ có khoảng 5.600 người, với 1.068 hộ gia đình Trung bình hộ có khoảng 4,5 người Mật độ dân số khoảng 202 người/ha Trong làng, số hộ làm Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa bún chiếm khoảng 50%, lại 10% số hộ sản xuất phục vụ làng nghề như: sản xuất cơng cụ làm bún (cơ khí); xay xát gạo; cung cấp than củi; 20% số hộ làm dịch vụ thương mại cho nhân dân thôn khách nơi khác đến; 20% số hộ lại làm nghề khác [12] Tuy nhiên, năm gần đây, Phú Đơ, số gia đình làm bún giảm nhiều phần lớn chuyển sang buôn bán, kinh doanh Từ gần ngàn hộ gia đình, khoảng vài trăm hộ theo nghề làm bún Trình độ văn hóa người dân làng khơng cao Trong số lao động chuyên nghiệp làm bún Phú Đô nay, có khoảng 30% tốt nghiệp phổ thơng trung học, lại đạt trình độ văn hố phổ thơng sở [87] Trong thời đại cơng nghiệp hóa với phát triển mạnh mẽ nhiều phương tiện sản xuất đại, nghề làm bún ngày giới hoá với máy xay bột, đánh bột, góp phần nâng cao sản lượng sản xuất bún làng 1.1.3 Công nghệ sản xuất bún truyền thống làng bún Phú Đô Nguyên liệu sản xuất bún gạo Cơng đoạn quy trình sản xuất bún gạo sát trắng Sau đó, gạo vo kỹ ngâm nước Sau ngâm nước khoảng 10 giờ, gạo xóc đưa vào cối xay nhuyễn tạo thành bột gạo dẻo, trắng mịn Công đoạn ủ bột chắt bỏ nước chua tiến hành nhào bột Bột sau nhào đưa qua lọc sạn đưa vào khuôn để vắt bột Khuôn bún làm chất liệu dạng ống dài, phía đầu khn có miếng kim loại đục lỗ tròn Để tiến hành vắt bột phải chuẩn bị nồi nước lớn, rộng miệng đặt bếp than hồng để đun sôi Bột bún cho vào khăn vải thơ rộng, khăn có kht khoảng hình tròn để khâu vào miệng khn bún có nhiều lỗ nhỏ Bột bún sau vắt mạnh cho chảy thành dòng qua khn xuống nồi nước sôi tạo thành sợi bún Sau luộc khoảng vài ba phút, sợi bún nồi vớt đem tráng qua nước lạnh cho khỏi bết dính trở nên săn Công đoạn cuối vớt bún nồi nước tráng Sau vớt khỏi nồi nước tráng, bún thành phẩm đặt thúng tre có lót sẵn chuối xanh đem chợ bán [79] Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa Như vậy, quy trình sản xuất bún tiêu thụ lượng nước lớn Hầu hết công đoạn vo gạo, ngâm gạo, vắt bột, luộc bột…đều thải lượng nước thải giàu tinh bột đáng kể Chính vậy, đặc thù nước thải sản xuất bún giàu chất hữu dễ phân hủy sinh học 1.2 Nước thải phương pháp xử lý nước thải bùn hoạt tính 1.2.1 Phân loại nước thải chất gây ô nhiễm nước thải Nước thải nước qua sử dụng vào mục đích sinh hoạt, dịch vụ, tưới tiêu, thủy lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi Dựa vào nguồn gốc phát sinh, nước thải phân thành loại sau đây: +/ Nước thải sinh hoạt: nước thải từ khu vực dân cư bao gồm nước sau sử dụng từ hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trường học, quan, khu vui chơi giải trí Đặc trưng nước thải sinh hoạt thường chứa chất hữu dễ phân hủy sinh học (cacbonhydrat, protein, lipit), chất vô dinh dưỡng (nitơ, photpho) Các VSV nước thải sinh hoạt phần lớn dạng vi khuẩn gây bệnh vi khuẩn tả, lỵ, thương hàn số lồi kí sinh trùng trứng giun, sán…Ngồi ra, nước thải chứa chất H2S, NH3 gây mùi khó chịu +/ Nước thải công nghiệp: Nước thải từ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải gọi chung nước thải công nghiệp Nước thải cơng nghiệp khơng có đặc điểm chung mà phụ thuộc vào đặc điểm ngành sản xuất Nước thải xí nghiệp làm acquy có nồng độ axit chì cao, nước thải nhà máy thuộc da chứa nhiều kim loại nặng sunfua, nước thải từ sở sản xuất chế biến nông sản, thực phẩm (đường, sữa, bột, tôm, cá, bia rượu) chứa chất hữu dễ phân hủy sinh học Nói chung, nước thải ngành cơng nghiệp xí nghiệp khác có thành phần hóa học hóa sinh khác [15] +/ Nước thải nông nghiệp: Nước thải nơng nghiệp nước thải q trình canh tác nơng nghiệp, thường chứa hàm lượng phân hóa học cao hóa chất bảo vệ thực vật Nước thải nông nghiệp bị ô nhiễm làm cho đất bị thối hóa, tài ngun sinh vật bị suy giảm, gây hậu nghiêm trọng đến môi trường Các Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa chất độc tồn dư nước thải nơng nghiệp gây tác động xấu đến sức khỏe người [6] Các chất gây nhiễm mơi trường nước có nhiều loại, chúng thường xếp thành loại sau: +/ Các chất hữu bền vững, khó bị phân hủy; +/ Các chất hữu dễ bị phân hủy; chủ yếu tác nhân sinh học (VSV); +/ Các kim loại nặng; +/ Các ion vô cơ; +/ Dầu mỡ chất hoạt động bề mặt; +/ Các chất có mùi màu; + Các chất rắn; +/ Các chất phóng xạ; +/ Các VSV Dựa vào đặc điểm dễ hay khó bị phân hủy VSV có nước thải mà chất hữu gây ô nhiễm nước thải chia thành hai loại: +/ Các chất hữu dễ bị phân hủy sinh học: Nhóm chất hữu dễ bị phân hủy gồm chất protein, cacbonhydrat, chất béo có nguồn gốc động thực vật Các chất gây ô nhiễm thường có nước thải sinh hoạt, nước thải từ xí nghiệp chế biến nơng sản, thực phẩm, thủy sản…Trong thành phần chất hữu từ nước thải khu dân cư có khoảng 40 – 60% protein, 25 – 50% cacbonhydrat, 10% chất béo Các hợp chất chủ yếu làm suy giảm oxy hòa tan nước dẫn đến suy thối tài ngun thủy sản làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt Trong thực tế, người ta thường áp dụng biện pháp sinh học để xử lý nước thải bị ô nhiễm chất hữu dễ bị phân hủy sinh học +/ Các chất hữu khó bị phân hủy sinh học: Nhóm chất hữu khó bị phân hủy sinh học gồm chất thuộc dạng chất hữu có vòng thơm (cacbuahydro dầu khí), chất đa vòng ngưng tụ, hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa Trong đó, có nhiều chất chất hữu tổng hợp có độc tính cao người động thực vật Hàng năm, giới có khoảng 60.10 chất hữu tổng hợp khó phân hủy sinh học sản xuất giới chất màu, chất hóa dẻo, thuốc trừ sâu [2] Trong tự nhiên, chất hữu khó bị phân hủy sinh học bền vững, có khả tích lũy lưu giữ lâu dài môi trường thể sinh vật, làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái sức khỏe người Các chất thường có nước thải công nghiệp nguồn nước vùng nông, lâm nghiệp sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng trồng, chất làm rụng lá, thuốc diệt cỏ [16] 1.2.2 Hệ vi sinh vật nước thải VSV sinh vật có kích thước vơ nhỏ bé Tế bào chúng khơng thể nhìn thấy mắt thường mà phải sử dụng kính hiển vi với độ phóng đại từ 400 đến 1000 lần Số lượng chủng loại VSV nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chất hữu hòa tan nước, pH mơi trường, chất độc, tia tử ngoại Mỗi loại nước thải có hệ VSV đặc trưng Nước thải sinh hoạt nước thải xí nghiệp chế biến nơng sản, thực phẩm giàu chất hữu cơ, số lượng VSV loại nước lớn chủ yếu vi khuẩn N hững thủy vực tiếp nhận nguồn nước thải công nghiệp chứa nhiều axit nước thải ngành công nghiệp mạ thường làm tiêu diệt nhóm VSV ưa trung tính có thủy vực Các VSV nước thải phong phú, bao gồm loại vi khuẩn, vi rút, xạ khuẩn, nấm men, nấm mốc Trong số đó, vi khuẩn chiếm tỉ lệ cao Nước thải nhà máy thải nhiều xenluloza nhà máy chế biến thực phẩm thường có nhiều vi khuẩn Sphaerptilus natans Loại vi khuẩn trước thường hay bị nhầm với vi nấm nước thải phủ lên bề mặt tế bào lớp nước cực bẩn, thường tạo thành sợi, vỡ trôi đầy mặt nước Nhóm vi khuẩn phát triển mạnh nước nhiều oxygen Ngồi ra, nước thải có vi khuẩn phân giải đường như: Clostridium, Micrococcus urea, Cytophaga sp.; vi khuẩn gây Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa thối: Pseudomonas fluorecens, Proteus vulgaris, Bacillus cereus; vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh: Thiobacillus, Thiothrix, Beggiatoa; vi khuẩn phản nitrat hóa: Thiobacillus denitrificans, Micrococcus denitrificans Trong nước thải chứa dầu người ta tìm thấy vi khuẩn phân giải cacbonhydrat: Pseudomonas, Nocardia [18] Ngồi vi khuẩn, nước thải có nhiều loại nấm, nấm men như: Saccharomyces, Candia, Cryptococcus, Rhodotorula, Leptomitus lacteus, Fusarium aquaeducteum [18] Trong đó, nấm Leptomitus lacteus có khả phát triển thành khối nhầy vi khuẩn Sphaerptilus natans 90 – 120 phút bịt kín hồn tồn song chắn rác làm cản trở dòng chảy, gây phiền hà việc thải nước Leptomitus lacteus sống quanh năm sông hồ phát triển mạnh vào mùa đông [15] 1.2.3 Cơ sở sinh học trình làm nước thải Các q trình vật lý, hóa học sa lắng oxy hóa giữ vai trò quan trọng trình làm nước thải Tuy nhiên, đóng vai trò định làm nước thải trình sinh học Tại chỗ nước thải đổ ra, thường tụ tập loại chim, cá Chúng sử dụng phế thải từ đồ ăn rác làm thức ăn Tiếp sau động vật bậc thấp ấu trùng côn trùng, giun nguyên sinh động vật Chúng sử dụng hạt thức ăn cực nhỏ làm nguồn dinh dưỡng Song cần phải nhấn mạnh vai trò định VSV trình làm nước thải Cơ chế trình làm nước thải VSV bao gồm ba giai đoạn sau: +/ Các hợp chất hữu tiếp xúc với bề mặt tế bào VSV; +/ Quá trình khuyếch tán hấp thụ chất ô nhiễm nước qua màng bán thấm vào tế bào VSV; +/ Chuyển hóa chất nhiễm nội bào để sinh lượng tổng hợp vật liệu cho tế bào VSV Cả ba giai đoạn có mối liên quan chặt chẽ với làm nồng độ chất gây ô nhiễm nước giảm dần Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa Theo phương thức dinh dưỡng, VSV chia làm hai nhóm chính: - Nhóm VSV tự dưỡng: Nhóm VSV có khả oxi hóa chất vô để thu lượng sử dụng CO2 làm nguồn cacbon cho trình sinh tổng hợp Trong nhóm có vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn sắt, vi khuẩn lưu huỳnh - Nhóm VSV dị dưỡng: Nhóm VSV sử dụng chất hữu làm nguồn cacbon dinh dưỡng nguồn lượng để sinh trưởng, xây dựng tế bào phát triển Các VSV dị dưỡng chia thành ba nhóm nhỏ dựa theo hoạt động sống chúng nhu cầu oxy: +/ Nhóm VSV hiếu khí: nhóm VSV cần oxy để sống, giống q trình hơ hấp động vật bậc cao Sự phân hủy chất hữu điều kiện hiếu khí thể phản ứng sau: VSV hiếu khí Chất hữu + O2 CO2 + H2O + sinh khối VSV + lượng + NH4+ + H2S + NO3- + SO42- Sản phẩm q trình phân hủy hiếu khí bao gồm khoảng 40% sinh khối VSV gần 60% CO2 + H2O +/ Nhóm VSV kỵ khí: nhóm VSV sống hoạt động điều kiện kị khí (khơng cần có oxy khơng khí) Các VSV có khả sử dụng oxy hợp chất nitrat, sunfat để oxy hóa chất hữu Sự phân hủy chất hữu điều kiện kị khí thể phản ứng sau: VSV kị khí Chất hữu + NO3- + SO42- CO2 + H2O + CH4 + N2 + H2S + NH4+ + axit hữu + CH4 + sinh khối VSV + lượng +/ VSV tùy nghi hay gọi VSV kỵ khí tùy tiện: Nhóm VSV sinh trưởng điều kiện có khơng có oxy Chúng ln có mặt nước thải Năng lượng giải phóng ngồi phần dạng nhiệt, phần lại sử dụng cho việc sinh tổng hợp hình thành tế bào [15] 10 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa 2.2.3.5 Phương pháp xác định thời gian sục khí tối ưu Sau tìm điều kiện tối ưu N P, tiến hành xử lý mẫu nước thải bình xử lý dung tích 10 lít Q trình sục khí thực thời gian 24 Trong q trình sục khí tiến hành lấy mẫu nước thời gian: 0, 4, 10, 16, 20 24 Sau xác định số lượng VSV tổng số phân hủy tinh bột tất mẫu để tìm thời gian sục khí tối ưu cho q trình xử lý 2.2.4 Xác định tốc độ sinh trưởng phát triển tảo lam Spirulina platensis phương pháp đo mật độ quang học (OD) bước sóng 420 nm - Chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB nuôi điều kiện thí nghiệm sau: sử dụng mơi trường SOT có thành phần bảng 3, nhiệt độ nuôi từ 27-30 C; pH môi trường ban đầu từ 8,5 - 9,0; cường độ chiếu sáng 10 klux; chu kỳ chiếu sáng: tối 12/12giờ; thể tích dịch ni: - lít; mật độ ban đầu đo bước sóng 420 nm (là cực đại hấp thụ sắc tố chlorophyll) Viêc đo OD tảo S platensis thực lần/1 ngày - Xác định tốc độ sinh trưởng tảo thông qua đo mật độ quang học bước sóng 420nm (OD420) máy UV – 1601 Shimadzu (Nhật Bản) - Chụp ảnh hình thái tảo máy ảnh kỹ thuật số Canon IXY Digital 70 (Nhật Bản) kính hiển vi quang học Olympus CH 02 (Nhật Bản) 2.2.5 Xác định hiệu xử lý nước thải sau giai đoạn - Các thông số COD, BOD5, Nts, Pts xác định theo phương pháp chuẩn xác định thành phần hóa lý mơi trường nước: COD (SMEWW 5220C:1999), BOD5 (TCVN 6001:1995), Nts (TCVN 5987:1995), Pts (SMEWW 4500-P-B:1999) Ở cơng đoạn xử lý: trước có sục khí, sau thời gian sục khí có bổ sung bùn hoạt tính sau nuôi tảo tiến hành xác định bốn thông số COD, BOD 5, Nts, Pts Sơ đồ thí nghiệm trình bày hình 43 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa SHAPE \* MERGEFORMAT Phân tích COD, BOD5, Nts, Pts Bình lắng khơng Phân tích COD, BOD5, Nts, Pts Bình sục khơng Phân tích COD, BOD5, Nts, Pts Lắng Sục Phân tích COD, BOD5, Phân tích N COD, ts, Pts BOD5, Nts, Pts Phân tích COD, BOD5, Nts, Pts Lắng Nước thải Bình sục + bùn hoạt tính Tiếp tục sục Phân tích COD, BOD5, Nts, Pts Phân tích COD, BOD5, Nts, Pts Phân tích COD, BOD5, Nts, Pts Bình sục + bùn hoạt tính Sục + Tảo S platensis CNTĐB Hình Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước thải sản xuất bún làng nghề bún Phú Đô bùn hoạt tính tảo lam Spirulina platensis CNTĐB - Hiệu xử lý nước thải sản xuất bún làng nghề bún Phú Đô đánh giá dựa thay đổi thông số nghiên cứu giai đoạn xử lý khác trình bày hình 44 Nguyễn Minh Phương học - Luận văn thạc sỹ khoa Hiệu suất xử lý thông số COD, BOD 5, Nts, Pts nước thải sau giai đoạn xử lý tính theo cơng thức: Hi = Cvi – Cri x 100% Cvi Trong đó: Hi : hiệu suất xử lý thơng số COD, BOD5, Nts, Pts ; Cvi: giá trị hàm lượng thông số COD, BOD5, Nts, Pts mẫu nước thải trước để lắng Cri: giá trị hàm lượng thông số COD, BOD 5, Nts, Pts mẫu nước thải sau giai đoạn xử lý 2.2.6 Phương pháp xác định hàm lượng PHA tảo Spirulina platensis Hàm lượng PHA Spirulina xác định phương pháp sắc kí khí theo phương pháp Braunegg cs., 1978; Rivera cs., 2007 có số cải tiến cho phù hợp với điều kiện Việt Nam [19] sau: +/ Cân 10 - 20mg sinh khối khô tảo Spirulina, bổ sung 250μl dung dịch ethanol có bổ sung 3%(v/v) H2SO4 250μl chloroform vào mẫu Ủ mẫu 100 C 3,5 giờ, giai đoạn có tác dụng cắt đứt liên kết phân tử polyme thành phân tử monomer Sau ly tâm 3000v/p phút toàn dịch xác tế bào Spirulina lắng xuống ống Eppendorff +/ Bổ sung 125μl nước cất khử trùng, lắc 10 phút Sau ly tâm 15000v/p phút Khi đó, hỗn hợp dịch chia thành pha rõ rệt +/ Hút 5μl dịch pha để đưa vào máy phân tích sắc kí khí với đầu dò JGC-20K (GAS chromatograph, JEOL Co., Ltd, Nhật Bản) để xác định hàm lượng PHA +/ Hàm lượng PHA sinh khối khô tảo lam S platensis xác định cách sử dụng chất chuẩn PHA Hãng TanaKa, Nhật Bản cung cấp 45 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết đánh giá trạng đặc trưng nước thải sản xuất bún làng bún Phú Đô Qua q trình quan sát thực tế thơn Phú Đơ, xã Mễ Trì, huyện Từ Liêm, Hà Nội, chúng tơi nhận thấy nước thải sản xuất bún hộ gia đình làng chảy vào hệ thống cống chung cuối làng, sau nước thải đổ vào mương chung làng Vì vậy, nước thải sản xuất bún cống chung cuối làng thực tế pha trộn với nước thải sinh hoạt nước thải chăn ni từ hộ gia đình làng Nước thải lấy vào buổi sáng hệ thống cống chung cuối làng Địa điểm thu nước thải hệ thống cống chung cuối làng trình bày hình 6A, 6B, 6C 6D 46 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa Hình 6A Địa điểm thu mẫu nước thải Hình 6B Nước thải cống chung cống chung thứ cuối làng thứ cuối làng Hình 6C Địa điểm thu mẫu nước thải Hình 6D Nước thải cống chung cống chung thứ hai cuối làng thứ hai cuối làng Nước thải lấy cống chung cuối làng bún Phú Đô có hàm lượng tinh bột cao nên nước thải có màu trắng, bọt tinh bột đám trắng xóa vùng cửa cống chung trước đổ vào mương chung làng Nước đục có mùi thối Như vậy, quan sát thực tế cho thấy nước thải sản xuất bún pha trộn với nước thải sinh hoạt nước thải chăn nuôi mang đặc trưng nước thải giàu tinh bột Chúng tiến hành kiểm tra pH nước thải lấy hệ thống cửa cống chung trước đổ vào mương chung làng chảy sông Nhuệ Kết cho thấy nước thải có giá trị pH gần trung tính (pH = - 7,5) Do vậy, không cần dùng vôi bột để điều chỉnh pH giúp VSV phát triển Nước thải sau lấy phân tích thơng số COD, BOD 5, Nitơ tổng số (Nts), Photpho tổng số (Pts) Kết phân tích thơng số đặc trưng nước thải bảng 47 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa Bảng Đặc trưng nước thải sản xuất bún hệ thống cống chung cuối làng Phú Đô TT Các tiêu pH Mùi COD BOD5 Nts Pts VSV tổng số Đơn Kết QCVN vị 24:2009/BTNMT mg/l mg/l mg/l mg/l CFU/m loại B 5,5 - Khơng khó chịu 100 50 30 - - 7,5 Mùi hôi thối 1376 621 85,24 6,92 12710 x 106 l Ghi chú: QCVN 24:2009/BTNMT, loại B: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp năm 2009, áp dụng cho nước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Kết thu được bảng cho thấy tiêu pH, hàm lượng photpho tổng số tiêu khác nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép Hàm lượng Nts cao gấp 2,84 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT (85,24 mg/l so với 30 mg/l) Nước thải có hàm lượng COD BOD5 cao gấp nhiều lần so với quy chuẩn cho phép nói Cụ thể là: Hàm lượng COD đạt 1376 mg/l, cao gấp 13,76 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT Hàm lượng BOD đạt 621 mg/l, cao gấp 12,42 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT Như vậy, nước thải sản xuất bún làng nghề bún Phú Đô bị ô nhiễm hữu nặng nề mang đặc trưng nước thải giàu tinh bột 3.2 Kết xác định thời gian lắng tối ưu cho VSV phát triển Tương ứng với khoảng thời gian mẫu nước thải để lắng khác từ đến 24 giờ, tiến hành xác định VSV tổng số phân giải tinh bột mẫu nước thải để lắng theo thời gian khác mô tả phần vật liệu phương pháp nghiên cứu Kết biến động thành phần 48 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa VSV tổng số nước thải lấy từ hệ thống cống chung cuối làng để lắng theo thời gian khác bảng Bảng Sự biến động thành phần VSV tổng số nước thải lấy từ hệ thống cống chung cuối làng Thời gian lắng (giờ) 12 14 16 18 24 VSV phân giải tinh bột tổng số (x 106 CFU/ml) Vi khuẩn Nấm Nấm Xạ khuẩn Tổng số 11600 16200 19650 21050 20400 10600 7400 men mốc 1050 1190 1400 1560 1160 880 540 60 44 92 80 60 58 20 0 0 0 12710 17434 21142 22690 21620 11538 7960 Kết bảng cho thấy nước thải sau thời gian lắng khác khơng có mặt xạ khuẩn song có thành phần VSV phong phú, gồm đầy đủ loại vi khuẩn, nấm men, nấm mốc Sự khơng có mặt xạ khuẩn nước thải để lắng theo thời gian khác lý giải xạ khuẩn vốn lồi VSV hiếu khí phân bố chủ yếu đất, nước thải chúng tồn với số lượng ít; q trình tự làm nước thải chủ yếu vi khuẩn, số nấm men nấm mốc, đặc biệt vi khuẩn [16, 25] Cũng nguyên nhân mà xử lý nước thải người ta thường quan tâm đến vi khuẩn [16] Kết bảng cho thấy vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhóm VSV có nước thải, sau đến nấm men nấm mốc có số lượng Ngồi ra, kết bảng số lượng VSV tổng số phân giải tinh bột mẫu nước thải thời điểm để lắng sau 0, 6, 12 tăng dần, đạt cực đại 14 (đạt 22690 x 10 CFU/ml) sau số lượng VSV lại giảm dần (tổng số VSV nước thải để lắng sau 24 đạt 7960 x 10 CFU/ml) Trong mẫu nước thải để lắng sau 14 giờ, số lượng vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 21050 x106 CFU/ml; số lượng nấm men phân giải tinh bột đạt 1560 x 10 49 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa CFU/ml, số lượng nấm mốc phân giải tinh bột đạt 80 x 10 CFU/ml Do thời điểm để lắng sau 14 giờ, nước thải có tổng số VSV phân giải tinh bột cao nên chọn thời gian để lắng tối ưu 14 Các hình 7A, 7B, 7C 7D minh hoạ có mặt vi khuẩn, nấm men, nấm mốc có mặt nước thải theo thời gian khác Hình 7A Hình ảnh khuẩn lạc vi khuẩn Hình 7B Hình ảnh khuẩn lạc nấm có mặt nước thải sau men có mặt nước thải sau 18 Hình 7C Hình ảnh khuẩn lạc nấm Hình 7D Hình ảnh khuẩn lạc nấm mốc có mặt nước thải sau 18 mốc có mặt nước thải sau 24 3.3 Kết ni tạo bùn hoạt tính từ nước thải sản xuất bún Tiếp theo nuôi tạo bùn hoạt tính theo quy trình mơ tả phần vật liệu phương pháp Kết tạo bùn hoạt tính sử dụng tập đồn VSV địa có nước thải sản xuất bún thu cống chung cuối làng trình bày bảng 50 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa Bảng Thành phần số lượng VSV bùn hoạt tính ni (CFU/ml) Mẫu Bùn hoạt tính Vi khuẩn 22400 x 10 Nấm men Nấm mốc Xạ khuẩn Tổng số VSV 7640 x 109 52 x 107 18 x 106 30041x 109 So sánh với kết bảng số lượng VSV có nước thải trước ni tạo bùn hoạt tính, chúng tơi nhận thấy tổng số VSV có mặt bùn hoạt tính ni tạo tăng lên đáng kể, đạt 30041 x 10 CFU/ml, cao gấp 1.324 lần so với tổng số VSV có nước thải sau để lắng 14 (22690 x 10 CFU/ml) Đặc biệt bùn hoạt tính ni tạo có có mặt xạ khuẩn phân giải tinh bột, với số lượng 18 x10 CFU/ml Nguyên nhân giải thích ni tạo điều kiện bổ sung thêm chất dinh dưỡng lắc máy lắc vòng 24 giờ, chúng tơi làm giàu loại VSV hiếu khí vốn phân bố nước thải với số lượng Ngồi ra, thành phần VSV lại có mặt bùn hoạt tính cao Cụ thể vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 22400 x 10 CFU/ml, nấm men phân giải tinh bột 7640 x109 CFU/ml, nấm mốc phân giải tinh bột 52 x 107 CFU/ml Như vậy, với phương pháp nuôi tạo bùn hoạt tính nêu trên, chúng tơi làm giàu thêm quần thể VSV có mặt nước thải Một số hình ảnh quần thể VSV vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, xạ khuẩn có mặt bùn hoạt tính ni tạo được trình bày hình 8A, 8B, 8C, 8D Hình 8A Vi khuẩn phân giải tinh bột Hình 8B Nấm men phân giải tinh bột có mặt bùn hoạt tính có mặt bùn hoạt tính 51 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa Hình 8C Nấm mốc phân giải tinh bột Hình 8D Xạ khuẩn phân giải tinh bột có mặt bùn hoạt tính có mặt bùn hoạt tính Sau thành công việc tạo bùn hoạt tính mơ tả phần trên, chúng tơi tiến hành xác định thông số xử lý nước thải tối ưu 3.4 Kết xác định hàm lượng bùn hoạt tính tối ưu cho q trình xử lý Chúng tiến hành xác định tỷ lệ bùn hoạt tính tối ưu cho q trình xử lý nước thải dựa tổng số VSV phân giải tinh bột có mặt bùn hoạt tính bổ sung nồng độ khác nhau: 2, 3, 4, 7% Chúng tơi tiến hành xác định định tính có mặt VSV có mặt nước thải bổ sung bùn hoạt tính tạo nồng độ Kết xác định định tính số lượng VSV tổng số phân giải tinh bột có mặt bùn hoạt tính nồng độ khác thể bảng Bảng VSV tổng số có mặt nước thải bổ sung bùn hoạt tính ni tạo nồng độ khác Lượng bùn bổ sung (%) VSV phân giải tinh bột tổng số + + ++ +++ ++ Ghi chú: số lượng dấu + biểu thị tương đối số lượng VSV tổng số có mẫu Kết bảng cho thấy bùn hoạt tính ni tạo có nồng độ tối ưu 5% bổ sung vào nước thải cho quần thể VSV đạt cao Điều gián tiếp tương ứng với hiệu xử lý nước thải VSV đạt cao Như vậy, hàm lượng bùn hoạt tính ni tạo bổ sung vào nước thải với nồng độ 5% xác định hàm lượng bùn tối ưu cho trình xử lý nước thải 52 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa 3.5 Kết xác định nồng độ Nitơ Photpho tối ưu Chất dinh dưỡng nitơ photpho quan trọng sinh trưởng phát triển VSV Lượng chất dinh dưỡng N, P phù hợp cho trình xử lý sinh học với nồng độ chất ô nhiễm hữu cần đạt theo tỷ lệ BOD : N : P = 100 : : [16] Mỗi thể sinh vật định có nhu cầu dinh dưỡng N, P Trong điều kiện nuôi trồng thừa thiếu N, P, sinh trưởng phát triển VSV bị ảnh hưởng Chính vậy, để có quần thể VSV phát triển tốt nước thải sản xuất bún, cần phải tiến hành thí nghiệm xác định nồng độ N, P tối ưu cho VSV sinh trưởng phát triển nguồn nước thải Chúng tiến hành bổ sung lượng N, P theo phân đạm phân lân Văn Điển với hàm lượng N phân đạm 46%, hàm lượng P phân lân 6% Để đảm bảo cho nước thải có tỷ lệ BOD : N : P = 100 : : 1, nguồn N P cần bổ sung vào nước thải sau: - Nồng độ N = 5% x BOD5 = 5% x 621 mg/l = 31,05 mg/l Với lượng phân đạm chứa 46% N lượng phân đạm cần bổ sung vào nước thải là: (31,05 mg/l x 100)/46 = 67,5 mg/l - Nồng độ P = 1% x BOD5 = 1% x 621 mg/l = 6,21 mg/l Với lượng phân lân chứa 6% P lượng phân lân cần bổ sung vào nước thải là: (6,21 mg/l x 100)/6 = 103,5 mg/l Dựa lượng N P tính theo lý thuyết nêu trên, tiến hành xác định nồng độ N P tối ưu thực tế cần bổ sung vào nước thải sản xuất bún lấy cống chung cuối làng 3.5.1 Kết xác định nồng độ Nitơ tối ưu Nước thải sau bổ sung tỷ lệ bùn hoạt tính tối ưu 5% xác định phần 3.4, cố định lượng phân lân cần bổ sung 103,5 mg/l Chúng tiến hành bổ sung lượng phân đạm nồng độ khác nhau: 40 mg/l, 70 mg/l, 100 mg/l, 130 mg/l, 160 mg/l vào nước thải Sau tiến hành xác định lượng VSV phân giải tinh bột hiếu khí tổng số có nước thải (vì VSV phân giải tinh bột tổng số tỷ lệ nghịch với hàm lượng COD nước thải) Kết thay đổi số lượng 53 Nguyễn Minh Phương học Luận văn thạc sỹ khoa VSV phân giải tinh bột có nước thải bổ sung nguồn phân đạm có nồng độ khác bảng Bảng Số lượng VSV phân giải tinh bột có nước thải sau bổ sung phân đạm có nồng độ khác Phân đạm bổ sung (mg/l) 40 70 100 130 160 VSV phân giải tinh bột tổng số (x 109 CFU/ml) Vi khuẩn Nấm men Nấm mốc Xạ khuẩn Tổng số 8520 10200 13600 8550 7200 950 1360 1250 1400 850 80 125 75 40 0 54 80 50 9470 11640 15029 10105 8140 Kết thu bảng cho thấy lượng phân đạm bổ sung vào nước thải sản xuất bún 100 mg/l cho số lượng VSV phân giải tinh bột đạt cao (15029 x 109 CFU/ml) Do vậy, với thí nghiệm tiếp theo, chúng tơi tiến hành bổ sung lượng phân đạm tối ưu cho trình xử lý nước thải 100 mg/l 3.5.2 Kết xác định nồng độ Photpho tối ưu Nước thải sau bổ sung tỷ lệ bùn hoạt tính tối ưu 5%, cố định lượng phân đạm tối ưu 100 mg/l nêu Sau đó, tiến hành bổ sung lượng phân lân nồng độ khác nhau: 50 mg/l, 80 mg/l, 110 mg/l, 140 mg/l, 170 mg/l vào nước thải Sau tiến hành xác định lượng VSV phân giải tinh bột hiếu khí tổng số có nước thải tất cơng thức thí nghiệm bổ sung nguồn phân lân khác Kết thay đổi số lượng VSV phân giải tinh bột có nước thải bổ sung phân lân với nồng độ khác thể bảng 10 Bảng 10 Số lượng VSV phân giải tinh bột có nước thải sau bổ sung phân lân có nồng độ khác VSV phân giải tinh bột tổng số (x 109 CFU/ml) 54 Nguyễn Minh Phương học Phân lân Luận văn thạc sỹ khoa Vi khuẩn Nấm men Nấm mốc Xạ khuẩn Tổng số 12450 17500 15000 9250 8000 3250 4500 3460 2500 2750 112 56 94 100 60 84 70 68 15700 22172 18600 19914 10918 bổ sung (mg/l) 50 80 110 140 170 Kết bảng 10 cho thấy lượng phân lân bổ sung vào nước thải 80 mg/l cho số lượng VSV phân giải tinh bột đạt cao (22172 x 10 CFU/ml) Do vậy, tiến hành bổ sung lượng phân lân tối ưu cho trình xử lý nước thải sản xuất bún 80 mg/l thí nghiệm 3.6 Kết xác định thời gian sục tối ưu nước thải Chúng tiến hành xác định thời gian sục khí tối ưu phản ánh qua giá trị VSV tổng số phân giải tinh bột với nước thải bổ sung bùn hoạt tính 5%, lượng phân đạm phân lân bổ sung 100 mg/l 80 mg/l Kết thay đổi VSV tổng số phân giải tinh bột theo thời gian sục khí khác mẫu nước thải điều kiện thí nghiệm nêu trên bảng 11 Bảng 11 Sự thay đổi VSV tổng số phân giải tinh bột theo thời gian sục nước thải bổ sung 5% bùn hoạt tính, phân đạm 100 mg/l phân lân 80 mg/l VSV phân giải tinh bột tổng số (x 109 CFU/ml) 55 Nguyễn Minh Phương học Thời gian Vi khuẩn sục (giờ) 10 16 20 24 16800 23650 29500 30350 27400 21600 Luận văn thạc sỹ khoa Nấm men Nấm mốc 550 728 1060 2700 3500 2760 50 82 90 110 50 50 Xạ khuẩn Tổng số 20 20 28 30 48 40 17420 24480 30678 33190 30998 24450 Kết bảng 11 cho thấy, với thời gian sục khí 16 giờ, lượng VSV phân giải tinh bột tổng số đạt cao số lượng (33190 x 10 CFU/ml) thành phần loài vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn Do vậy, chúng tơi chọn thời gian sục khí tối ưu cho xử lý nước thải sản xuất bún lấy cống chung cuối làng 16 3.7 Kết thay đổi thông số đặc trưng nước thải VSV phân giải tinh bột giai đoạn xử lý nước thải sản xuất bún Phú Đô Từ kết thu phần thông số tối ưu cho trình xử lý nước thải sản xuất bún, bao gồm thời gian lắng tối ưu (14 giờ), tỷ lệ bùn hoạt tính tối ưu (5%), hàm lượng phân đạm tối ưu (100 mg/l), hàm lượng phân lân tối ưu (80 mg/l), thời gian sục khí tối ưu (16 giờ), chúng tơi đưa quy trình xử lý nước thải sản xuất bún hệ thống cống chung cuối làng bún Phú Đô trước đổ vào mương chung chạy quanh làng đổ sông Nhuệ Chúng sử dụng chủng tảo lam S platensis CNTĐB để thử nghiệm nuôi trồng nước thải sản xuất bún Phú Đô Quy trình xử lý nước thải sản xuất bún Phú Đô bảng 12 56 Nguyễn Minh Phương Luận văn thạc sỹ khoa học 57
- Xem thêm -

Xem thêm: Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật và vi tảo lam Spirulina trong xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô, Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật và vi tảo lam Spirulina trong xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay