-1MỞ ĐẦU<br />
Các làng nghề chế biến tinh bột dong riềng và miến dong ở Việt Nam đang góp<br />
phần phát triển kinh tế các vùng nông thôn. Tuy nhiên, mặt trái của hoạt động sản xuất<br />
làng nghề là vấn nạn ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, điểm nóng bức xúc của xã hội<br />
do chất thải giàu hữu cơ chưa được xử lý thích hợp, ảnh hưởng lớn đến đời sống<br />
người dân và xã hội.<br />
Các giải pháp công nghệ hiện nay chưa giải quyết dứt điểm và triệt để vấn đề<br />
chất thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng do gặp nhiều khó khăn (diện tích chật<br />
hẹp khó xây dựng, kinh phí đầu tư lớn, thời gian khởi động dài, chi phí cao và vận<br />
hành phức tạp...)<br />
Hướng tới mục tiêu xử lý môi trường làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng,<br />
đồng thời tận thu, tái chế chất thải thành các sản phẩm có giá trị khác, tác giả đã<br />
nghiên cứu phát triển và ứng dụng giải pháp công nghệ xử lý và khai thác ô nhiễm với<br />
đề tài:<br />
“Nghiên cứu áp dụng công nghệ vi sinh vật để xử lý chất thải làng nghề<br />
sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong”.<br />
. Mục tiêu nghiên cứu<br />
- Tạo được hệ vi sinh vật thích ứng với giải pháp công nghệ xử lý và khai thác<br />
chất thải trong bể xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng điều chỉnh được có<br />
tách sớm phân ly thu bùn hoạt tính ngay trong quá trình xử lý. Hệ vi sinh sẽ được bổ<br />
sung vào giai đoạn khởi động nhằm rút ngắn thời gian vận hành hay xác lập lại trạng<br />
thái làm việc ổn định khi có sự cố và sẵn sàng để sử dụng khi mùa vụ sản xuất.<br />
- Xây dựng được quy trình lên men thu sinh khối, sản xuất chế phẩm và thử<br />
nghiệm năng lực xử lý nước thải ở phòng thí nghiệm và hiện trường của chế phẩm.<br />
- Xử lý và tận dụng bã thải để nuôi trồng nấm sò trắng (Pleurotus florida)<br />
. Nội dung nghiên cứu<br />
- Nghiên cứu xác định các thông số ô nhiễm trong nước thải làng nghề sản xuất<br />
tinh bột dong riềng và miến dong.<br />
- Phân lập, tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus bản địa, có các đặc tính<br />
mới (năng lực sử dụng cơ chất đa dạng, thích nghi tốt với nước thải, xử lý làm giảm<br />
nhanh ô nhiễm và tạo bùn hoạt tính kết lắng thuận lợi) làm tác nhân chủ đạo trong hệ<br />
thống bể xử lý tích hợp 5 chức năng.<br />
- Nghiên cứu xây dựng quy trình lên men thu sinh khối tạo chế phẩm vi sinh<br />
vật xử lý nước thải từ các chủng tuyển chọn.<br />
<br />
-2- Nghiên cứu thử nghiệm năng lực xử lý nước thải của chế phẩm ở quy mô<br />
phòng thí nghiệm và hiện trường.<br />
- Nghiên cứu xử lý, tận dụng bã thải để nuôi trồng nấm sò trắng (Pleurotus<br />
florida) và bước đầu đánh giá hiệu quả kinh tế thu được.<br />
Những đóng góp mới của luận án<br />
1. Đề tài đã phân lập và tuyển chọn được 3 chủng vi khuẩn bản địa: Bacillus<br />
subtilis NT1; Bacillus methylotrophycus Ba1 và Bacillus amyloliquefaciens H12 (hiếu<br />
khí, thích nghi nhanh với môi trường nước thải; năng lực giảm nhanh ô nhiễm - COD<br />
giảm ≥ 90%; tạo bông bùn kết lắng thuận lợi - sau 10 phút hầu hết lượng bùn lớn đã<br />
lắng hết với SVI nằm trong khoảng 90 – 120 ml/g, nước sau xử lý trong) phù hợp với<br />
công nghệ bể xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng<br />
2. Đã thử nghiệm ứng dụng chế phẩm xử lý trong phòng thí nghiệm với thời<br />
gian khởi động và vận hành ổn định hệ thống là 4 ngày, hiệu suất xử lý COD đạt ≥<br />
90%, hiệu suất xử lý tổng nitơ đạt ≥ 80%. Trên hiện trường ở bể xử lý sinh học hiếu<br />
khí tích hợp 5 chức năng, thể tích 33 m3, thời gian cần thiết để xác lập trạng thái vận<br />
hành khởi động đạt trạng thái xử lý ổn định là 20 ngày khi giá trị COD nước thải đầu<br />
vào cao (≥ 4000ng/l). Kết quả xử lý ổn định với hiệu suất cao, nước đầu ra của hệ<br />
thống đạt tiêu chuẩn cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT.<br />
3. Đã đề ra giải pháp tách bã dong riềng sớm, bảo quản chất lượng bã đảm đáp<br />
ứng yêu cầu để nuôi trồng nấm ăn. Hiệu quả trồng nấm sò trắng trong điều kiện thử<br />
nghiệm đã thu được năng suất 49,52% (495,2 kg nấm tươi/tấn bã dong khô và lược toán<br />
hiệu quả kinh tế gia tăng đạt 4.170.000đ/1 tấn bã dong khô).<br />
Bố cục của luận án<br />
Luận án được trình bày trong 135 trang: mở đầu (4 trang), tổng quan tài liệu<br />
(41 trang với 8 bảng, 25 hình), vật liệu và phương pháp nghiên cứu (14 trang, 1 bảng,<br />
3 hình), kết quả và thảo luận (55 trang với 33 bảng, 32 hình), kết luận và kiến nghị (2<br />
trang), danh mục các công trình đã công bố (1 trang) và 143 tài liệu tham khảo (10<br />
trang với 47 tài liệu tiếng Việt và 82 tài liệu tiếng Anh, 14 trang Web).<br />
1. TỔNG QUAN<br />
1.1. Thực trạng nguyên liệu, Công nghệ sản xuất và môi trƣờng làng nghề sản<br />
xuất tinh bột dong riềng miến dong<br />
1.2. Thành phần đặc tính chất thải ngành sản xuất tinh bột<br />
1.3. Giải pháp công nghệ xử lý chất thải ngành sản xuất tinh bột<br />
1.4. Phân tích lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý chất thải làng nghề sản xuất<br />
tinh bột dong riềng và miến dong<br />
<br />
-32. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br />
2.1. Đối tƣợng và vật liệu nghiên cứu<br />
2.2. Phƣơn h n hi n ứ<br />
2.2.1. Xác định đặc tính nước thải<br />
Nước thải được đánh giá các thông số (COD; BOD5; TN; TP; e.coli; SS,...)<br />
theo bộ tiêu chuẩn được quy định tại TCVN.<br />
2.2.2. Phân lập, tuyển chọn, định danh các chủng vi khuẩn bản địa<br />
2.2.3. Điều kiện lên men thu sinh khối các chủng vi khuẩn<br />
Lên men và tối ưu các thông số của quá trình thu sinh khối các chủng được tuyển chọn<br />
trong môi trường nuôi cấy chìm theo phương pháp bề mặt đáp ứng và quy hoạch BoxBenken- phần mềm DX 7.15.<br />
2.2.4. Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh từ các chủng tuyển chọn<br />
2.2.5. Thử nghiệm năng lực xử lý nước thải của chế phẩm trong phòng thí nghiệm<br />
Thực hiện thử nghiệm trong bình nón; bình gián đoạn 5 lít và bể liên tục 35 lít.<br />
2.2.6. Thử nghiệm năng lực xử lý nước thải của chế phẩm tại hiện trường<br />
Chế phẩm được bổ sung để xử lý nước thải trong bể xử lý sinh học hiếu khí<br />
tích hợp 5 chức năng thể tích 33 m3 xây dựng tại làng nghề Minh Hồng, Ba Vì, Hà<br />
Nội.<br />
2.2.7. Nghiên cứu xử lý, ứng dụng bã dong riềng để nuôi trồng nấm sò trắng<br />
Bã dong riềng được xử lý để nuôi trồng nấm sò trắng Pleurotus florida theo<br />
Đinh Xuân Linh 2012.<br />
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br />
3.1. Đặ tính nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng<br />
Nước thải xả sau bể lắng chứa chất hữu cơ nồng độ cao, với COD ≥ 6000 mg/l.<br />
BOD5 ≈ 4000 mg/l (BOD5/COD ≈ 0,67), SS cao và pH thấp.<br />
Bảng 3.1: Các thông số nước thải làng nghề sản xuất tinh bột<br />
dong riềng và miến dong<br />
TT Chỉ tiêu<br />
<br />
Đơn vị<br />
<br />
Kết quả phân tích<br />
<br />
QCVN<br />
<br />
Sau lắng<br />
<br />
Trên dòng<br />
<br />
40:2011/BTNMT(cột B)<br />
<br />
1<br />
<br />
COD<br />
<br />
mgO2/l<br />
<br />
5580-6210<br />
<br />
1650-2420<br />
<br />
150<br />
<br />
2<br />
<br />
BOD5<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
3267-4134<br />
<br />
1032-1419<br />
<br />
50<br />
<br />
3<br />
<br />
DO<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
1,1-1,8<br />
<br />
0,5-1,2<br />
<br />
-<br />
<br />
4<br />
<br />
TSS<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
779-802<br />
<br />
139-268<br />
<br />
100<br />
<br />
5<br />
<br />
Nts<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
178-221<br />
<br />
89-106<br />
<br />
40<br />
<br />
6<br />
<br />
Pts<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
40,2- 47,5<br />
<br />
10,4-23,7<br />
<br />
6<br />
<br />
-47<br />
<br />
N- NH4<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
10,45-14,65<br />
<br />
8,6-10,4<br />
<br />
10<br />
<br />
8<br />
<br />
N- NO2<br />
<br />
-<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
0,023-0,045<br />
<br />
4,67-7,54<br />
<br />
-<br />
<br />
9<br />
<br />
N- NO3-<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
1,15-2,14<br />
<br />
5,25-8,06<br />
<br />
-<br />
<br />
10<br />
<br />
pH<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
4,9-6,1<br />
<br />
3,2 - 4,1<br />
<br />
5,5-9,0<br />
<br />
11 Colifom<br />
12 Đặc điểm<br />
<br />
Cfu/ml 2,3.102-3,4.103 4,5.105-5,2.108<br />
Màu vàng nâu,<br />
<br />
-<br />
<br />
mùi củ dong<br />
<br />
5000 MPN/100ml<br />
<br />
Màu đen, sủi<br />
bọt, mùi chua,<br />
<br />
-<br />
<br />
thối<br />
<br />
3.2. Phân lập, tuyển chọn các chủng vi sinh vật bản địa thích ứng với công nghệ<br />
trong bể tích hợp 5 chứ năn<br />
a. Các chủng có năng lực đồng hóa cơ chất đa dạng<br />
Từ các mẫu nước thải và bùn thải, gia nhiệt 80oC trong 20 phút, phân lập được<br />
45 chủng vi khuẩn trên môi trường thạch. 12 chủng có hoạt tính enzyme (amylase;<br />
CMCase; xylanase; protease) được phân lập (bảng 3.2)<br />
Bảng 3.2: Hoạt tính enzyme của 12 chủng vi khuẩn phân lập được<br />
Đƣờng kính vòng phân giải ơ hất<br />
TT Ký hiệu Gram Caltalase<br />
<br />
(mm)<br />
Tinh bột<br />
<br />
CMC<br />
<br />
Sữa gầy<br />
<br />
Xylan<br />
<br />
(D/d)<br />
<br />
(D/d)<br />
<br />
(D-d)<br />
<br />
(D-d)<br />
<br />
1<br />
<br />
NT1<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
5<br />
<br />
24<br />
<br />
3<br />
<br />
3,5<br />
<br />
2<br />
<br />
NT2<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
3,5<br />
<br />
15<br />
<br />
2<br />
<br />
2<br />
<br />
3<br />
<br />
B5<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
5<br />
<br />
12<br />
<br />
2<br />
<br />
1,8<br />
<br />
4<br />
<br />
V5<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
14<br />
<br />
2<br />
<br />
3<br />
<br />
2,5<br />
<br />
5<br />
<br />
Cl1<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
17<br />
<br />
4<br />
<br />
2<br />
<br />
2,8<br />
<br />
6<br />
<br />
M1<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
18<br />
<br />
1,5<br />
<br />
2<br />
<br />
3<br />
<br />
7<br />
<br />
M9<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
20<br />
<br />
2,5<br />
<br />
5<br />
<br />
4<br />
<br />
8<br />
<br />
H12<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
20<br />
<br />
5<br />
<br />
2,8<br />
<br />
3<br />
<br />
9<br />
<br />
Ba1<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
12,5<br />
<br />
5,1<br />
<br />
12,5<br />
<br />
10,2<br />
<br />
10<br />
<br />
T2<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
2,1<br />
<br />
8,4<br />
<br />
3,6<br />
<br />
5,3<br />
<br />
11<br />
<br />
C5<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
2,3<br />
<br />
7,1<br />
<br />
4,7<br />
<br />
0,8<br />
<br />
12<br />
<br />
N4<br />
<br />
+<br />
<br />
+<br />
<br />
1,5<br />
<br />
7,2<br />
<br />
5,5<br />
<br />
2,5<br />
<br />
b. Các chủng có năng lực thích nghi tốt trong nước thải và xử lý COD nước<br />
thải<br />
<br />
-5Từ 12 chủng đã sàng lọc 5 chủng có năng lực phát triển sinh khối nhanh trong<br />
nước thải: NT1; NT2; Ba1; H12; C5, sau 24 giờ nuôi cấy trong nước thải, mật độ đạt 108<br />
– 109Cfu/ml (Hình 3.1 A), năng lực xử lý COD (Hình 3.1 B) tốt.<br />
<br />
Hình 3.1: Mật độ tế bào (A) và COD nước thải của các chủng được tuyển chọn (B)<br />
c. Năng lực kết bông của sinh khối và đặc tính kết lắng thuận lợi của bùn<br />
Bảng 3.3: Đặc điểm và thông số của bùn hoạt tính từ các chủng được<br />
tuyển chọn<br />
SV30 SV10<br />
<br />
MLSS<br />
<br />
MLVSS<br />
<br />
(ml) (ml)<br />
<br />
(mg/l)<br />
<br />
(mg/l)<br />
<br />
SVI<br />
<br />
Đặ điểm bùn và<br />
nƣớc sau xử lý<br />
Nâu vàng, bông mịn,<br />
<br />
NT1<br />
<br />
125<br />
<br />
120<br />
<br />
1324 ± 5,6<br />
<br />
1267 ± 6,1<br />
<br />
94,4 ± 0,74<br />
<br />
lắng rất nhanh, nước<br />
nâu<br />
Vàng nâu, bông bùn<br />
<br />
Ba1<br />
<br />
115<br />
<br />
100<br />
<br />
1125 ± 5,2<br />
<br />
1078 ± 5,3<br />
<br />
102,2 ± 0.81<br />
<br />
to, lắng khá tốt, nước<br />
sau xử lý nâu<br />
Vàng nâu, mịn, lắng<br />
<br />
H12<br />
<br />
98<br />
<br />
85<br />
<br />
827 ± 4,9<br />
<br />
787 ± 4,7<br />
<br />
118,5 ± 0,91<br />
<br />
bình thường, nước sau<br />
xử lý rất trong<br />
<br />
C5<br />
<br />
79<br />
<br />
56<br />
<br />
535 ± 4,2<br />
<br />
495 ± 3,9<br />
<br />
147,7 ± 0,78<br />
<br />
NT2<br />
<br />
82<br />
<br />
48<br />
<br />
704 ± 3,9<br />
<br />
657 ± 5,4<br />
<br />
116,5 ± 0,69<br />
<br />
ĐC<br />
<br />
38<br />
<br />
21<br />
<br />
274 ± 3,5<br />
<br />
245 ± 4,6<br />
<br />
138,7 ± 0,51<br />
<br />
* Kiểm định năng lực xử lý màu nước thải của các chủng tuyển chọn<br />
<br />
Đen, bùn phồng, nổi,<br />
khó lắng<br />
Nâu, bồng bềnh, khó<br />
kết lắng<br />
Nâu, lắng chậm<br />
<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
