- 1 -
MỞ ĐẦU
Các làng nghề chế biến tinh bột dong riềng và miến dong ở Việt Nam đang góp
phần phát triển kinh tế các vùng nông thôn. Tuy nhiên, mặt trái của hoạt động sản xuất
làng nghề là vấn nạn ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, điểm nóng bức xúc của xã hội
do chất thải giàu hữu cơ chưa được xử lý thích hợp, ảnh hưởng lớn đến đời sống
người dân và xã hội.
Các giải pháp công nghệ hiện nay chưa giải quyết dứt điểm và triệt để vấn đề
chất thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng do gặp nhiều khó khăn (diện tích chật
hẹp khó xây dựng, kinh phí đầu tư lớn, thời gian khởi động dài, chi phí cao và vận
hành phức tạp...)
Hướng tới mục tiêu xử lý môi trường làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng,
đồng thời tận thu, tái chế chất thải thành các sản phẩm có giá trị khác, tác giả đã
nghiên cứu phát triển và ứng dụng giải pháp công nghệ xử lý và khai thác ô nhiễm với
đề tài:
“Nghiên cứu áp dụng công nghệ vi sinh vật để xử lý chất thải làng nghề
sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong”.
. Mục tiêu nghiên cứu - Tạo được hệ vi sinh vật thích ứng với giải pháp công nghệ xử lý và khai thác
chất thải trong bể xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng điều chỉnh được có
tách sớm phân ly thu bùn hoạt tính ngay trong quá trình xử lý. Hệ vi sinh sẽ được bổ
sung vào giai đoạn khởi động nhằm rút ngắn thời gian vận hành hay xác lập lại trạng
thái làm việc ổn định khi có sự cố và sẵn sàng để sử dụng khi mùa vụ sản xuất.
- Xây dựng được quy trình lên men thu sinh khối, sản xuất chế phẩm và thử
nghiệm năng lực xử lý nước thải ở phòng thí nghiệm và hiện trường của chế phẩm.
- Xử lý và tận dụng bã thải để nuôi trồng nấm sò trắng (Pleurotus florida)
. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu xác định các thông số ô nhiễm trong nước thải làng nghề sản xuất
tinh bột dong riềng và miến dong.
- Phân lập, tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus bản địa, có các đặc tính mới (năng lực sử dụng cơ chất đa dạng, thích nghi tốt với nước thải, xử lý làm giảm
nhanh ô nhiễm và tạo bùn hoạt tính kết lắng thuận lợi) làm tác nhân chủ đạo trong hệ
thống bể xử lý tích hợp 5 chức năng.
- Nghiên cứu xây dựng quy trình lên men thu sinh khối tạo chế phẩm vi sinh
vật xử lý nước thải từ các chủng tuyển chọn.
- 2 -
- Nghiên cứu thử nghiệm năng lực xử lý nước thải của chế phẩm ở quy mô
phòng thí nghiệm và hiện trường.
- Nghiên cứu xử lý, tận dụng bã thải để nuôi trồng nấm sò trắng (Pleurotus
florida) và bước đầu đánh giá hiệu quả kinh tế thu được.
Những đóng góp mới của luận án 1. Đề tài đã phân lập và tuyển chọn được 3 chủng vi khuẩn bản địa: Bacillus subtilis NT1; Bacillus methylotrophycus Ba1 và Bacillus amyloliquefaciens H12 (hiếu khí, thích nghi nhanh với môi trường nước thải; năng lực giảm nhanh ô nhiễm - COD
giảm ≥ 90%; tạo bông bùn kết lắng thuận lợi - sau 10 phút hầu hết lượng bùn lớn đã
lắng hết với SVI nằm trong khoảng 90 – 120 ml/g, nước sau xử lý trong) phù hợp với
công nghệ bể xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng
2. Đã thử nghiệm ứng dụng chế phẩm xử lý trong phòng thí nghiệm với thời
gian khởi động và vận hành ổn định hệ thống là 4 ngày, hiệu suất xử lý COD đạt ≥
90%, hiệu suất xử lý tổng nitơ đạt ≥ 80%. Trên hiện trường ở bể xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng, thể tích 33 m3, thời gian cần thiết để xác lập trạng thái vận hành khởi động đạt trạng thái xử lý ổn định là 20 ngày khi giá trị COD nước thải đầu
vào cao (≥ 4000ng/l). Kết quả xử lý ổn định với hiệu suất cao, nước đầu ra của hệ
thống đạt tiêu chuẩn cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT.
3. Đã đề ra giải pháp tách bã dong riềng sớm, bảo quản chất lượng bã đảm đáp
ứng yêu cầu để nuôi trồng nấm ăn. Hiệu quả trồng nấm sò trắng trong điều kiện thử
nghiệm đã thu được năng suất 49,52% (495,2 kg nấm tươi/tấn bã dong khô và lược toán
hiệu quả kinh tế gia tăng đạt 4.170.000đ/1 tấn bã dong khô).
Bố cục của luận án Luận án được trình bày trong 135 trang: mở đầu (4 trang), tổng quan tài liệu
(41 trang với 8 bảng, 25 hình), vật liệu và phương pháp nghiên cứu (14 trang, 1 bảng,
3 hình), kết quả và thảo luận (55 trang với 33 bảng, 32 hình), kết luận và kiến nghị (2
trang), danh mục các công trình đã công bố (1 trang) và 143 tài liệu tham khảo (10
trang với 47 tài liệu tiếng Việt và 82 tài liệu tiếng Anh, 14 trang Web).
1. TỔNG QUAN 1.1. Thực trạng nguyên liệu, Công nghệ sản xuất và môi trƣờng làng nghề sản
xuất tinh bột dong riềng miến dong
1.2. Thành phần đặc tính chất thải ngành sản xuất tinh bột
1.3. Giải pháp công nghệ xử lý chất thải ngành sản xuất tinh bột
1.4. Phân tích lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý chất thải làng nghề sản xuất
tinh bột dong riềng và miến dong
- 3 -
2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng và vật liệu nghiên cứu
2.2. Phƣơn h n hi n ứ 2.2.1. Xác định đặc tính nước thải Nước thải được đánh giá các thông số (COD; BOD5; TN; TP; e.coli; SS,...) theo bộ tiêu chuẩn được quy định tại TCVN. 2.2.2. Phân lập, tuyển chọn, định danh các chủng vi khuẩn bản địa 2.2.3. Điều kiện lên men thu sinh khối các chủng vi khuẩn
Lên men và tối ưu các thông số của quá trình thu sinh khối các chủng được tuyển chọn
trong môi trường nuôi cấy chìm theo phương pháp bề mặt đáp ứng và quy hoạch Box-
Benken- phần mềm DX 7.15. 2.2.4. Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh từ các chủng tuyển chọn 2.2.5. Thử nghiệm năng lực xử lý nước thải của chế phẩm trong phòng thí nghiệm
Thực hiện thử nghiệm trong bình nón; bình gián đoạn 5 lít và bể liên tục 35 lít. 2.2.6. Thử nghiệm năng lực xử lý nước thải của chế phẩm tại hiện trường
Chế phẩm được bổ sung để xử lý nước thải trong bể xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng thể tích 33 m3 xây dựng tại làng nghề Minh Hồng, Ba Vì, Hà Nội.
2.2.7. Nghiên cứu xử lý, ứng dụng bã dong riềng để nuôi trồng nấm sò trắng
Bã dong riềng được xử lý để nuôi trồng nấm sò trắng Pleurotus florida theo
Đinh Xuân Linh 2012.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đặ tính nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng Nước thải xả sau bể lắng chứa chất hữu cơ nồng độ cao, với COD ≥ 6000 mg/l. BOD5 ≈ 4000 mg/l (BOD5/COD ≈ 0,67), SS cao và pH thấp.
Bảng 3.1: Các thông số nước thải làng nghề sản xuất tinh bột
dong riềng và miến dong
Kết quả phân tích QCVN TT Chỉ tiêu Đơn vị 40:2011/BTNMT(cột B) Sau lắng Trên dòng
1 5580-6210 1650-2420 150
2 3267-4134 1032-1419 50
3 COD mgO2/l mg/l BOD5 DO mg/l 1,1-1,8 0,5-1,2 -
4 TSS mg/l 779-802 139-268 100
5 mg/l 178-221 89-106 40
6 mg/l 40,2- 47,5 10,4-23,7 6 Nts Pts
- 4 -
mg/l 10,45-14,65 8,6-10,4 10
-
mg/l 0,023-0,045 4,67-7,54 - 7 N- NH4 - 8 N- NO2
mg/l 1,15-2,14 5,25-8,06 -
pH 3,2 - 4,1 4,9-6,1 mg/l 5,5-9,0
5000 MPN/100ml
9 N- NO3 10 11 Colifom Cfu/ml 2,3.102-3,4.103 4,5.105-5,2.108 Màu đen, sủi Màu vàng nâu, 12 Đặc điểm - bọt, mùi chua, - mùi củ dong thối
3.2. Phân lập, tuyển chọn các chủng vi sinh vật bản địa thích ứng với công nghệ
trong bể tích hợp 5 chứ năn
a. Các chủng có năng lực đồng hóa cơ chất đa dạng Từ các mẫu nước thải và bùn thải, gia nhiệt 80oC trong 20 phút, phân lập được 45 chủng vi khuẩn trên môi trường thạch. 12 chủng có hoạt tính enzyme (amylase;
CMCase; xylanase; protease) được phân lập (bảng 3.2)
Bảng 3.2: Hoạt tính enzyme của 12 chủng vi khuẩn phân lập được
Đƣờng kính vòng phân giải ơ hất
(mm) TT Ký hiệu Gram Caltalase Tinh bột CMC Sữa gầy Xylan
(D/d) (D/d) (D-d) (D-d)
5 24 3 3,5 + 1 +
3,5 15 2 2 + 2 +
5 12 2 1,8 + 3 +
14 2 3 2,5 + 4 +
17 4 2 2,8 + 5 +
18 1,5 2 3 + 6 +
20 2,5 5 4 + 7 +
20 5 2,8 3 + 8 +
12,5 5,1 12,5 10,2 + 9 +
2,1 8,4 3,6 5,3 + 10 +
2,3 7,1 4,7 0,8 + 11 +
1,5 7,2 5,5 2,5 + 12 + NT1 NT2 B5 V5 Cl1 M1 M9 H12 Ba1 T2 C5 N4
b. Các chủng có năng lực thích nghi tốt trong nước thải và xử lý COD nước
thải
- 5 -
Từ 12 chủng đã sàng lọc 5 chủng có năng lực phát triển sinh khối nhanh trong nước thải: NT1; NT2; Ba1; H12; C5, sau 24 giờ nuôi cấy trong nước thải, mật độ đạt 108 – 109Cfu/ml (Hình 3.1 A), năng lực xử lý COD (Hình 3.1 B) tốt.
Hình 3.1: Mật độ tế bào (A) và COD nước thải của các chủng được tuyển chọn (B)
c. Năng lực kết bông của sinh khối và đặc tính kết lắng thuận lợi của bùn
Bảng 3.3: Đặc điểm và thông số của bùn hoạt tính từ các chủng được
tuyển chọn
MLSS MLVSS Đặ điểm bùn và SVI SV30 (ml) SV10 (ml) (mg/l) (mg/l) nƣớc sau xử lý
Nâu vàng, bông mịn,
1324 ± 5,6 1267 ± 6,1 94,4 ± 0,74 lắng rất nhanh, nước NT1 125 120
nâu
Vàng nâu, bông bùn
1125 ± 5,2 1078 ± 5,3 102,2 ± 0.81 to, lắng khá tốt, nước Ba1 115 100
sau xử lý nâu
Vàng nâu, mịn, lắng
98 85 827 ± 4,9 787 ± 4,7 118,5 ± 0,91 bình thường, nước sau H12
xử lý rất trong
Đen, bùn phồng, nổi, 79 56 535 ± 4,2 495 ± 3,9 147,7 ± 0,78 C5 khó lắng
Nâu, bồng bềnh, khó 82 48 704 ± 3,9 657 ± 5,4 116,5 ± 0,69 NT2 kết lắng
ĐC 38 21 274 ± 3,5 245 ± 4,6 138,7 ± 0,51 Nâu, lắng chậm
* Kiểm định năng lực xử lý màu nước thải của các chủng tuyển chọn
- 6 -
Bảng 3.4: Năng lực xử lý màu nước thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng của các
chủng vi khuẩn được tuyển chọn
Độ màu của nước sau xử lý (Co – Pt)
Thời gian
(giờ)
ĐC
Ba1
NT1
H12
0
1200 ± 20
1200 ± 20
1200 ± 20
1200 ± 20
24
930 ± 22
880 ± 30
240 ± 28
1100 ± 32
Như vậy, từ các kết quả tuyển chọn các chủng kết luận rằng: Chủng Ba1 chuyển hóa hợp chất hữu cơ hiệu quả nhất, thích nghi tốt với nước thải. Chủng NT1 có năng lực tạo bùn và kết lắng tốt nhất; Chủng H12 có năng lực xử lý màu nước thải, sau xử lý nước trong.
d. Kiểm định khả năng cùng tồn tại của các chủng được tuyển chọn
Khi cấy ria trên cùng môi trường cho thấy: cả 3 chủng không có hoạt tính đối
kháng nhau (Hình 3.2)
Hình 3.2: các chủng vi khuẩn trên cùng môi trường
3.3. X định lƣợng chất rắn (SS) lắng theo bùn hoạt tính của các chủng
Xác định năng lực kéo theo các hợp chất polymer không tan trong nước thải
Với hai mẫu nước thải, một mẫu có chứa SS, và một mẫu đã lọc loại SS. Bổ sung các
chủng được tuyển chọn, sau xác định COD, MLSS, Kết quả trong bảng 3.4.
Bảng 3.5: Giá trị các chỉ số của nước thải trước lọc và sau lọc
Nước thải trước khi lọc Nước thải sau khi lọc Tỉ lệ SS (%)
còn lại Bị Mẫu COD TSS MLSS Hệ số tạo COD MLSS Hệ số tạo trong phân (mg/l) (mg/l) (mg/l) sinh khối (mg/l) (mg/l) sinh khối bùn giải
0 giờ 1985 345,7 0 1604
24 giờ 124 309 1483 0,63 102 1174 0,78 89,4 10.6
- 7 -
Tỷ lệ SS còn lại trong bùn (MLSS) lớn, chiếm 89,4%. Điều này chứng tỏ hệ vi
sinh vật chủ yếu sử dụng chất hữu cơ hòa tan để phát triển sinh khối và chỉ phân giải
một phần nhỏ chất ô nhiễm không tan (10,6%).
3.4. Định danh các chủng nghiên cứu
Dựa vào đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào của 3 chủng theo sổ tay phân
loại vi sinh vật Begey's: cả 3 chủng đều thuộc chi Bacillus (Bảng 3.5)
Đề tài sau đó đã sử dụng bộ kit thử API 50 CHB (BioMérieu, Pháp) xác định
đến loài các chủng và kết quả như sau:
- Chủng Ba1 thuộc loài B. methylotrophycus, tương đồng 97,2%
- Chủng NT1 thuộc loài B. subtilis, tương đồng 96,6%.
- Chủng H12 thuộc loài B. amyloliquefaciens, tương đồng 97,4%.
Kết quả tách chiết DNA, giải trình tự gen và xây dựng cây phân loại của
các chủng thể hiện trên hình 3.3 và 3.4
Bảng 3.6: Hình thái khuẩn lạc và đặc điểm tế bào các chủng vi khuẩn
Kích thước Gra Catal TT Chủng khuẩn lạc Đặc điểm khuẩn lạc Hình thái tế bào m ase (mm)
Tròn, trắng sữa, bề mặt sần Que, hai đầu tròn, đứng
1 1 – 3 sùi, viền răng cưa, bám chắc riêng hoặc xếp đôi, có + G+ NT1
thạch bào tử
Khuẩn lạc tròn, nhỏ, trắng Trực khuẩn, xếp đôi 2 0,5-1 kem, mặt nhăn, cạnh có G+ + Ba1 hoặc riêng rẽ, bào tử khía, bám chắc
Tròn, trắng đục, bề mặt nhăn Que, nằm riêng hoặc 3 0,5 - 2 khô, tâm lồi sần sùi, viền G+ + H12 xếp đôi, bào tử lệch tâm răng cưa
Hình 3.3: Ảnh điện di DNA của các chủng trên gel agarose
- 8 -
Hình 3.4: Sơ đồ phát sinh chủng loại của 3 chủng NT1; Ba1 và H12 Như vậy, khi so sánh với trình tự các chủng có quan hệ họ hàng gần thấy: - Chủng Ba1 thuộc loài Bacillus methylotrophycus.; Chủng NT1 thuộc loài
Bacillus subtilis; Chủng H12 thuộc loài Bacillus amyloliquefaciens 3.5. Lên men thu sinh khối các chủng đƣợc tuyển chọn
3.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng tới lên men thu sinh khối các chủng
a. Ảnh hưởng của nguồn cacbon
Lựa chọn nguồn cacbon là đường, tinh bột, CMC. Kết quả trong hình 3.5
Hình 3.5: Ảnh hưởng của nguồn cacbon tới phát triển sinh khối các chủng
- 9 -
Nguồn cacbon thích hợp nhất cho phát triển sinh khối NT1 là glucose, sau 24 giờ, mật độ đạt 8,17 Lgcfu/ml. Hai chủng: Ba1 và H12 thích hợp với tinh bột, mật độ đạt lần lượt 8,12 và 7,73 Lgcfu/ml sau 24 giờ nuôi cấy.
b. Ảnh hưởng của nguồn nitơ
Chọn nguồn nitơ hữu cơ: Pepton, cao nấm men và vô cơ: muối amon, muối
nitrat và kết hợp các nguồn, kết quả trong hình 3.6.
Chủng NT1 và H12, thích hợp nhất là pepton, mật độ đạt lần lượt là 8,5 và 8,18
Lgcfu/ml. Chủng Ba1 thích hợp cao nấm men, mật độ đạt 8,32 Lgcfu/ml.
Hình 3.6: Ảnh hưởng nguồn nitơ tới phát triển sinh khối các chủng
c. Ảnh hưởng của hàm lượng cacbon và nitơ
Chủng NT1 (Hình 3.7) Lượng glucose 10g/l và pepton 5g/l thích hợp nhất cho thu sinh khối NT1
Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ glucose và pepton tới NT1
Chủng Ba1 (Hình 3.8)
Hình 3.8: Ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột và cao nấm men tới Ba1
- 10 -
Chủng Ba1, sinh khối phát triển tốt nhất đạt 8,72 LgCfu/ml trong môi trường
chứa tinh bột 10g/l và 4 g/l cao nấm men.
Chủng H12 (Hình 3.9)
Hình 3.9: Ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột và pepton tới H12 sinh khối H12 lớn nhất, 8,48 LgCfu/ml trong môi trường 15g/l tinh bột và 3g/l
pepton.
d. Ảnh hưởng của pH môi trường và tỉ lệ cấp giống
Cả 3 chủng thích hợp nhất ở pH 6, mật độ đạt là 9,79; 9,96 và 9,69 LgCuf/ml. Hai chủng H12 và NT1 tỷ lệ cấp giống thích hợp 5% (v/v), chủng Ba1, tỉ lệ cấp giống thích hợp ở 7% (v/v) (Hình 3.10).
Hình 3.10: Ảnh hưởng của tỉ lệ giống cấp và pH tới sinh khối các chủng
e. Ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ lắc
Hình 3.11: Ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ lắc
- 11 -
Khi tốc độ lắc tăng, hàm lượng sinh khối tăng và mật độ đạt cao nhất, lần lượt
là 10,25, 10,41 và 9,75 LgCfu/ml khi tốc độ lắc 200 v/p.
Nhiệt độ: chủng NT1 phát triển tốt nhất ở 30oC, hai chủng Ba1 và H12 phát triển tốt nhất ở 35oC, sinh khối các chủng đạt lần lượt: 10,89; 10,67 và 9,89 LgCfu/ml.
f. Ảnh hưởng của thời gian lên men
Hình 3.12: Ảnh hưởng của thời gian lên men Các chủng sinh trưởng mạnh nhất từ 12 - 24 giờ, mật độ tế bào từ 1010 đến 1011 cfu/ml. Sau 36 và 48 giờ, mật độ giảm. Từ thời điểm bắt đầu pha cân bằng (36 giờ) lượng bào tử các chủng tăng mạnh kể cả trong pha suy vong (Hình 3.12).
3.5.2. Tối ưu các yếu tố nuôi cấy thu sinh khối các chủng
Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm Box–Behnken design và phần mềm
DX7.1.5 để tối ưu hóa các thông số thu được kết quả như sau:
Chủng NT1 Glucose: 8,09g/l; pepton: 6,96g/l; tốc độ lắc 193,83 v/p; Sinh khối: 11,996
lgCfu/ml.
Chủng Ba1: Tinh bột: 10,73g/l ; nhiệt độ: 35,52oC; tốc độ lắc: 200,83 v/p; Sinh khối: 11,12
lgCfu/ml
Chủng H12 Tinh bột: 10,95g/l; nhiệt độ 35,97oC, pH = 6,91; Sinh khối: 9,71 lgCuf/ml.
3.5.3. Nghiên cứu lên men thử nghiệm môi trường thay thế
Để tiết giảm chi phí khi lên men lớn, đề tài nghiên cứu thử nghiệm lựa chọn
môi trường đơn giản, chi phí thấp:
MT1: nước thải dong riềng (COD = 2000mg/l) + 5g/l pepton
MT2: nước thải đậu phụ (COD = 2000 mg/l) + 5g/l tinh bột
- 12 -
MT3: nước thải đậu phụ COD 2000mg/l (50%) + nước thải dong riềng COD
2000mg/l (50%).
Bảng 3.7: Mật độ tế bào của 3 chủng ở các môi trường thay thế
Mật độ tế bào (CFU/ml) Thời
MT1 MT2 MT3 gian
(h) Ba1 H12 NT1 Ba1 H12 NT1
0
6
12
18
24
Ba1 H12 NT1 2,8.103 3,3.103 4,9.103 3,1.103 2,9.103 8,2.102 3,4.104 2,3.104 4,8.103 3,8.104 2,7.104 3,4.104 4,2.104 4,7.104 5,1.104 2,5.105 5,4.104 2,7.104 5,4.105 4,1.105 4,3.105 2,8.106 8,1.106 4,4.105 2,9.107 1,8.107 4,5.106 2,6.106 8,6.106 2,0.106 7,4.107 1,1.108 5,1.107 5,6.108 4,5.109 6,2.108 4,1.107 6,2.107 2,7.107 5,6.108 2,4.109 2,8.108 4,2.109 8,7.109 1,9.109 6,9.107 1,4.108 5,8.107 2,4.109 8,2.109 1,4.109 1,7.1010 2,4.1010 6,8.109 30
Kết quả sau 24 giờ, các chủng vi khuẩn được nuôi trong môi trường (MT3) kết
hợp của nước thải chế biến dong riềng và nước thải đậu phụ cho mật độ vi sinh của cả ba chủng đạt cao nhất, tới 109 và 1010 Cfu/ml. Do đó, khi lên men trong thể tích lớn có thể dùng môi trường thay thế để tiết giảm chi phí.
3.5.4. Thử nghiệm lên men trong thiết bị lên men thể tích 5 lít
Lên men các chủng được tuyển chọn trong thiết bị lên men thể tích 5 lit. Ảnh
hưởng của lưu lượng sục khí đến hiệu quả thu hồi sinh khối các chủng đã được nghiên
cứu, kết quả thu được thể hiện trong hình 3.13
Hình 3.13: Ảnh hưởng của tốc độ cấp khí tới sự phát triển sinh khối các chủng Đối với 2 chủng Ba1 và NT1, sinh khối phát triển tốt nhất ở tốc độ cấp khí mức 1,25 lít khí/ lít môi trường/phút. Chủng H12, tốc độ cấp khí tốt nhất ở mức 1 lít khí/lít môi trường/ phút.
Vậy thông số của quá trình lên men thu sinh khối các chủng như sau: - Chủng B. subtilis NT1: lên men trong MT3; 30oC, cấp giống 5% (v/v); pH 6,
cấp khí 1,25 v/v/p.
- 13 -
- Chủng B. methylotrophycus Ba1: MT3; nhiệt độ 35oC; pH 6; cấp giống 7%
(v/v), cấp khí 1,25 v/v/p.
- Chủng B. amyloliquefaciens H12: MT3; nhiệt độ 36oC, cấp giống 5% (v/v),
pH 7, cấp khí 1,0 v/v/p.
3.6. Tạo chế phẩm vi sinh vật từ ba chủng Bacillus bản địa đƣợc tuyển chọn
3.6.1. Lựa chọn chất mang
Mật độ vi sinh vật cao trên cao lanh, mỗi chủng riêng rẽ đạt 109 – 1010 Cfu/g và
ổn định sau 30 ngày. Với than bùn mật độ vi sinh vật thấp hơn, 107 – 108 Cfu/g.
Bảng 3.8: Mật độ vi sinh trên chất mang
Chủng Chất mang Thời gian
0 giờ Than
Bùn 30 ngày
0 giờ Cao
lanh 30 ngày NT1 2,3.107 1,9.107 1,3.1010 1,5.1010 Ba1 1,8.108 1,2.108 1,7.1010 1,4.1010 H12 2,6.107 2,2.107 4,2.109 3,9.109
3.6.2. Thành phần các vi sinh vật nghiên cứu trong chế phẩm
Bảng 3.9: Thành phần phối trộn chủng tới hiệu suất xử lý
Mật độ vi Chỉ tiêu Thời gian sinh/chất mang Hiệu suất MLSS MLVSS Tỉ lệ xử lý SV10 SV30 SVI (Cfu/g) COD (%) (mg/l) (mg/l) Phối trộn (giờ)
1:1:1 89,7 1108±6,9 1021± 8,3 20
1:2:1 92,3 1140±7,5 1061± 8,8 90 95 85,74 98 102 89,47 18
0 giờ 30 ngày 5,6.109 5,2.109 6,3.109 6,2.109 5,2.109 4,9.109 2:1:2 88,6 1030±7,9 958 ± 7,2 95 100 97,08 18
1:1:2 84,8 970±8,2 894 ± 8,6 82 87 89,69 24
3,8.109 3,6.109 6,1.109 5,9.109 2:2:1 90,8 1102±5,4 998 ± 7,8 93 98 88,77 18
ĐC 54,3 28 194±9,3 177± 6,9 14 31 159,79 - -
Tỉ lệ kết hợp các chủng là 1:2:1 cho hiệu suất xử lý COD (92,3% sau 18 giờ),
lượng bùn lớn: 1140 mg/l, bùn kết bông và lắng nhanh với SVI đạt 89,47 ml/g.
3.6.3. Xác định nhiệt độ sấy
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy chế phẩm Nhiệt độ sấy (oC) Mật độ (Cfu/g) Độ ẩm (%) Thời gian sấy (giờ)
35 5,7.109 8,72 72h
- 14 -
8,35 60 40
8,62 54 45
8,28 48 50
5,9.109 4,8.109 3,8.108 2,9.108 8,31 36 60
Bảng 3.9 cho thấy ở 40oC hoặc 45oC là phù hợp nhất để tạo chế phẩm vì vừa
đảm bảo thời gian, độ ẩm và mật độ vi sinh trong sống trong chế phẩm.
3.6.4. Tỉ lệ phối trộn dịch sinh khối với chất mang
Bảng 3.11: Tỉ lệ phối trộn dịch sinh khối với chất mang
Tỉ lệ sinh khối/CM Độ ẩm (%) Thời gian sấy (giờ)
8,64 84 2:1
8,17 60 1:1
8,22 48 1:2
8,25 30 1:3
Mật độ (Cfu/g) 1,4.1010 6,4.109 5,9.109 4,3.108 7,9.107 8,28 24 1:4
Kết quả trong bảng 3.11 cho thấy tỉ lệ 1:2 là thích hợp tạo chế phẩm
3.6.5. Bao gói và bảo quản chế phẩm
Kết quả bảng 3.12 cho thấy: có thể bảo quản chế phẩm ở nhiệt độ thường
hoặc trong tủ lạnh. Với thời hạn bảo quản ngắn thì nên bảo quản ở nhiệt độ thường để
đơn giản và tiết kiệm. Bao gói chế phẩm trong túi nilon hoặc PE tráng thiếc.
Bảng 3.12: Điều kiện bảo quản chế phẩm
Mật độ vi sinh (cfu/g) Độ ẩm chế phẩm (%) ĐK
0 3th
0 5,9.109 5,9.109 5,9.109 1th 5,8.109 5,7.109 5,7.109 2th 5,6.109 5,5.109 5,5.109 1th 2th 3th 5,4.109 8,15 8,18 8,31 8,39 5,3.109 8,15 8,23 8,36 8,42 5,2.109 8,18 8,42 8,76 9,21 Bảo quản 4oC 25-30oC Túi nilon
Túi PE tráng 5,9.109 5,8.109 5,7.109 5,5.109 8,18 8,21 8,33 8,43 thiếc
3.6.5. Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật
Từ 3 chủng Bacillus được phân lập và tuyển chọn từ môi trường bản địa, với các
thông số của quá trình lên men và quá trình tạo chế phẩm đã được nghiên cứu, đề tài
đã xây dựng sơ đồ tạo chế phẩm vi sinh vật ứng dụng để xử lý nước thải làng nghề sản
xuất tinh bột dong riềng như trên hình 3.14.
- 15 -
Hình: 3.14: Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật
3.7. Thử nghiệm năn lực xử lý nƣớc thải của chế phẩm
3.7.1. Thử nghiệm quy mô bình tam giác
Kết quả đánh giá hiệu xuất xử lý COD và các chỉ số bùn hoạt tính được thể
hiện trong hình 3.15và bảng 3.13
Hình 3.15: Thử nghiệm chế phẩm quy mô bình tam giác
Bảng 3.13: Giá trị SVI, MLSS, MLVSS của bùn tạo thành
SVI (ml/g) Mẫu/ chỉ tiêu SV10 SV30 MLSS (mg/l) MLVSS (mg/l)
Chế phẩm 8,2 7,9 910 ± 11 780 ± 16 90,1
Đối chứng 4,1 3,2 270 ± 8 210± 12 151,8
3.7.2. Ảnh hưởng các yếu tố tới hiệu suất xử lý của chế phẩm
- 16 -
Nước thải đầu vào đem xử lý là nước thải thu ngay sau khi kết thúc quá trình
lắng và lọc bột và loại bã ở làng nghề Minh Hồng, Minh Quang, Ba Vì, Hà Nội được
xử lý trong bể 5 lít:
- Ảnh hưởng của pH nước thải và lượng chế phẩm bổ sung
A
B
Hình 3.16: Ảnh hưởng của pH (A) và lượng chế phẩm (B) tới hiệu suất xử lý COD
Giá trị pH nước thải là 5 và 6, hiệu suất xử lý của chế phẩm đạt cao nhất (Hình 3.16 A); Khi bổ sung lượng chế phẩm tương đương mật độ 104 Cfu/ml hiệu suất cao nhất (Hình 3.16 B)
3.7.3. Quy mô bình gián liên tục thể tích 35 lít
a. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý nước thải
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của pH đến hiệu xuất xử lý nước thải
Thời gian xử lý (ngày) Giá trị xác Chế độ định 1 2 3 4 0
COD (mg/l) 1258 ± 14,7 632,2 ± 11,3 274 ± 9,8 149,5 ± 6,7 60,8± 4,2
Hiệu suất - 49,8 78,2 88,2 95,2 (%) pH = 6
- -
60 ± 0,5 98 ± 1,0 125 ± 1,0 140 ± 1,5
V10(ml/l) MLSS (mg/l) - 997 ± 12,4 1351 ± 11,2 1507 ± 9,9
COD (mg/l) 1260 ± 15,6 706,3 ± 12,5 323,4 ± 10,2 184,6 ± 7,9 69,9 ± 3,8
Hiệu suất Không - 43,9 74,3 85,6 94,4 (%) điều
chỉnh - 58 ± 0,5 93 ± 1,0 118 ± 1,0 135 ± 1,5 V10 (ml/l)
pH MLSS 1251 ± - - 945 ± 14,6 1460 ± 10,4 (mg/l) 10,2
Hiệu suất xử lý COD và tạo bùn của chế phẩm ở hai chế độ có và không điều
chỉnh pH có sự chênh lệch nhưng không lớn. Do đó trong các nghiên cứu tiếp theo sẽ
không điều chỉnh pH của nước thải.
b. Ảnh hưởng của tốc độ cấp khí
- 17 -
Khi tốc độ cấp khí ở mức 0,8 l/l/p, hiệu suất xử lý COD của nước thải đạt 92,07
% và lượng bùn MLSS 1186mg/l. Khi tăng lên 1,2 l/l/p và 1,4 l/l/p, hiệu suất xử lý
COD tăng lên 93,1 và 94,9 %, Lượng MLSS đạt được lớn hơn so với chế độ sục 0,8
l/l/p, lần lượt 1469 mg/l và 1597 mg/l. Khi tăng lên 1,6 v/v/p hiệu suất xử lý COD và
lượng bùn tạo thành giảm. Do đó trong các nghiên cứu tiếp sau, đề tài chọn tốc độ cấp
khí đạt 1,4 l/l/p.
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của tốc độ cấp khí đến hiệu suất xử lý
Thời gian xử lý (ngày) Sục khí Giá trị
l/l/p xác định 0 1 2 3 4
1292 ± 733,4 ± 324,27 ± COD (mg/l) 167,2 ± 8,7 102,4 ± 4,2 12,7 10,1 9,7
HS (%) 43,3 74,9 87,1 92,07 0,8
38 ± 2,0 80 ± 1,5 100 ± 2,0 110 ± 2,5 V10(ml/l) - - - MLSS (mg/l) - 864 ± 9,3 1052 ± 12,4 1186 ± 10,8
1284±13 678,4 ± 269,5 ± COD (mg/l) 127,3 ± 9,1 88,4 ± 5,5 12,9 11,8 ,9
HS (%) 47,1 79,1 90,1 93,1 - 1,2
62 ± 2,0 95±1,5 120 ± 2,0 135 ± 2,0 - V10(ml/l)
MLSS - 1018 ± 12,2 1293 ± 10,9 1469 ± 11,5 -
1302 ± 564,2 ± COD (mg/l) 189,7 ± 9,9 94,3 ± 10,4 64,6 ± 5,4 12,8 10,7
HS (%) 85,5 92,8 94,9 56,7 - 1,4 70 ± 2,0 115 ± 1,5 138 ± 1,5 150 ± 2,0 - V10(ml/l)
748,6 ± MLSS(mg/l) 1238 ± 14,3 1492 ± 12,5 1597 ± 11,9 - 11,8
1315±11 517,3 ± COD (mg/l) 169,5 ± 10,3 124,8 ± 9,7 97,4 ± 4,1 12,4 ,8
1,6 HS (%) 87,1 90,5 92,5 60,7 -
75 ± 1,5 125 ± 1,0 128 ± 1,0 138 ± 1,5 - V10(ml/l)
MLSS(mg/l) - 1328 ± 14,3 1298 ± 12,8 1494 ± 11,4 -
c. Ảnh hưởng của thời gian lưu nước
Bảng 3.16: Ảnh hưởng của thời gian lưu nước đến hiệu suất xử lý
- 18 -
Thời gian xử lý (ngày) Thời
gian lưu Giá trị xác định 0 1 2 3 4 (giờ)
1347 ± 617,4 ± COD (mg/l) 427,6 ± 10,9 289,7 ± 6,7 143,2 ± 3,8 12,5 10,6
- 54,16 HS (%) 68,25 78,5 89,3 10
- 60 ± 1,0 110 ± 1,5 132 ± 2,0 138 ± 2,0 V10(ml/l)
- MLSS(mg/l) - 1004 ± 12,8 1340 ± 14,1 1405 ± 11,2
1342 ± 512,2 ± COD (mg/l) 119,2 ± 9,8 93,1 ± 10,2 62,8 ± 5,9 14,8 12,7
- HS (%) 62,1 91,1 92,9 95,3 12 - 85 ± 2,0 130 ± 1,5 145 ± 2,0 160 ± 2,5 V10(ml/l)
MLSS - - 1057 ± 12,6 1397 ± 13,5 1504 ± 11,4 (mg/l)
1348 ± 594,7 ± COD (mg/l) 181,4 ± 7,4 98,7 ± 6,5 67,8 ± 3,9 11,9 9,7
- HS (%) 86,5 92,6 94,9 55,9 15
- 72 ± 1,5 122 ± 2,0 140 ± 1,5 152 ± 2,0 V10(ml/l)
- MLSS(mg/l) - 986,5 ± 10,9 1302 ± 11,6 1483 ± 9,8
Kết quả thu được trong bảng 3.16 cho thấy: Thời gian lưu nước có ảnh hưởng lớn
tới hiệu suất xử lý của chế phẩm. Ở thiết bị xử lý liên tục quy mô nhỏ thì thời gian lưu
nước hợp lý là 12 giờ để vừa đạt hiệu suất xử lý COD vừa thu được lượng bùn lớn
hơn. d. Diễn biến hàm lượng COD và Nitơ trong hệ thống
Khi hệ thống làm việc ổn định, tiến hành lấy mẫu phân tích với các thông số vận
hành: pH không chỉnh; lưu 12 giờ, sục khí 1,4 l/l/p, xả bùn 1lít/ lần/ ngày.
Hình: 3.17: Diễn biế COD và nitơ trong hệ thống
- 19 -
e. Ảnh hưởng của tải lượng tới hiệu suất xử lý nước thải
Tải lượng COD thay đổi tăng dần từ 0,34 đến 2,16 kg COD/m3/ngày, hiệu suất biến động song vẫn hoạt động ổn định. Khi nâng tải lượng lên 2,5 kgCOD/m3/ngày (2,47; 2,54 và 2,55 kg COD/m3/ngày) hiệu suất xử lý của hệ thống giảm, lượng MLSS giảm. Do đó, hệ vi sinh vật trong hệ thống có thể chịu được tải lượng xử lý đến dưới 2,47 kg COD/m3/ngày khi vận hành liên tục.
Hình 3.18: Tải lượng COD tới hiệu suất xử lý COD và MLSS
3.7.4. Hiệu suất làm việc của hệ thống khi bổ sung và không bổ sung chế phẩm
Để đánh giá năng lực của xử lý của chế phẩm và bước đầu hoàn thiện quy trình
xử lý nước thải quy mô nhỏ, đề tài đã tiến vận hành hệ thống với các thông số đã được
thiết lập (pH nước thải không điều chỉnh; sục khí lưu lượng 1,4 l/l/p, thời gian lưu 12 giờ) ở hai chế độ: bổ sung chế phẩm với mật độ đạt 104 Cfu/ml và không bổ sung chế phẩm. Kết quả được trình bày trong bảng 3.17.
Bảng 3.17: Các thông số nước thải trên hệ thống xử lý 35 lít
QCVN
Bổ sung chế phẩm Không chế phẩm 24:2009/BTN
MT Thông số Đầu vào
HS Cột Đầu ra Đầu ra HS (%) Cột B (%) A
957,4 ± 10,3 32,4 ± 9,8 96,6 335,7 ± 12,1 64,9 30 50
BOD5 (mg/l) COD (mg/l) 1643 ± 12,6 78,9 ± 12,7 95,2 529,6 ± 24,8 67,76 50 150
TSS (mg/l) 321,7 ± 5,6 45,2 ± 4,3 85,9 108,5 ± 5,3 66,27 50 100
9,6 ± 1,9 81,9 16,3 ± 5,4 69,36 53,2 ± 2,5 15 40
4,2 ± 0,9 83,1 8,6 ± 4,2 65,3 24,8 ± 1,8 4 6
Ntổng (mg/l) Ptổng (mg/l) Coliform (CFU/ 8,3 x103 43,0 ± 5 - 131 ± 14 - 3000 5000 100ml)
3.7.5. Ứng dụng chế phẩm để thử nghiệm hiện trường
- 20 -
Đề tài đã thử nghiệm năng lực xử lý nước thải tại hiện trường trên hệ thống xử lý 5 chức năng, thể tích 33 m3 tại làng nghề Minh Hồng – Minh Quang – Ba Vì – Hà Nội với thông số đầu vào như trong bảng 3.18.
Bảng 3.18: Đầu vào nước thải ở bể xử lý tích hợp 5 chức năng
Màu Coliform SS COD TN (CFU/100 Chỉ tiêu phân tích pH (Co–Pt ở (mg/l) BOD5 (mg/l) (mg/l) (mg/L) pH=7) ml)
nước thải sau 4,85 3150 ± 790 ± 2860 ± 4987± 118 ± 2,5.104 ± 20 32,7 57,3 124,9 25,4 0,46
quá trình lắng bột Giá trị QCVN 5,5- 150 100 50 150 5000 40 (40:2011/BTN 9,0 MT)
Khởi động bể
Các chỉ số của nước thải trong bể và đầu ra của giai đoạn khởi động bể được
trình bày trong bảng 3.19
Bảng 3.19: Các thông số của nước thải trong giai đoạn khởi động
COD BOD MLSS Thời gian COD BOD MLSS Thời gian mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
Ngày 0 4890 2940 0 11 ngày 2248 - -
1 ngày - - - 12 ngày 1564 916 587
2 ngày 5069 - - 13 ngày 1265 622 -
3 ngày - - - 14 ngày 953 374 798
4 ngày 4887 2745 - 15 ngày 471 - -
5 ngày - - - 16 ngày 215 124 1022
6 ngày 4818 - - 17 ngày 119 98 -
7 ngày 4713 - - 18 ngày 118 105 1329
8 ngày - - 1518 4569 2564 187 19 ngày
9 ngày 4361 - - 20 ngày 93 48 1643
10 ngày 3562 1983 334 - Ngày không phân tích mẫu
Sau 20 ngày khởi động, giá trị COD và BOD5 của nước thải trong bể và ở đầu
ra giảm nhiều và ổn định đạt tiêu chuẩn cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT.
Giai đoạn vận hành ổn định
- 21 -
Khi bổ sung chế phẩm Bacillus ở mật độ 104 Cfu/ml đã cải thiện hiệu quả xử lý nước thải rõ rệt. Nước thải đầu ra đã đạt tiêu chuẩn cột A theo QCVN
40:2011/BTNMT.
Bảng 3.20: Chất lượng nước thải đầu ra khi có bổ sung chế phẩm
Thời điểm lấy COD TSS, Tnitơ, MLSS Độ pha loãng k BOD5 mg/L pH mẫu (ngày) mg/L mg/L mg/L (mg/l)
1 138 58 7,5 57 28,6 1318
2 135 46 7,3 55 26,3 1297
3 102 30 7,5 49 22,8 1339
4 78 28 7,2 48 14,1 1547
5 69 20 6,9 45 13,4 1628
6 68 25 7,0 43 15.6 1642
7 72 27 7,2 46 14,2 1639
8 64 29 6,9 42 14,8 1621
9 67 30 7,1 41 13,7 1632
10 69 27 6,8 42 12,5 1598
11 67 26 7,0 44 13,2 1626
12 64 28 6,9 42 14,9 1557
13 68 26 7,1 43 12,6 1573
14 70 30 7,2 47 13,8 1609
15 63 27 6,7 44 12,9 1584
16 74 32 7,3 43 13,7 1618
17 68 29 7,1 39 12,9 1579
18 72 31 6,9 45 11,9 1628
19 65 28 7,0 41 12,6 1593
20 67 29 7,2 42 12,7 1587 1m3/ngày 1m3/ngày 1m3/ngày 2 m3/ngày 2 m3/ngày 2,3 m3/ngày 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày ≥ 2,3 m3/ngày
3.8. Ứng dụng bã thải dong riền để nuôi trồng nấm ăn
3.8.1. Thành phần bã dong riềng
Bảng 3.21: Thành phần bã dong riềng
Thành phần Hàm lượng (%)
Độ ẩm 65,44
Cellulose 8,31
Hemicellulose 23,99
Tinh bột 1,44
- 22 -
Nitơ tổng số 0,05
Phospho 0,11
Khoáng tổng số 0,66
Kết quả cho thấy rằng bã dong riềng có thể rất thích hợp với sự phát triển của
các loài nấm ăn, đặc biệt là nấm sò.
3.8.2. Phát triển của nấm sò trắng trên bã dong riềng 3.8.2.1. Hệ sợi nấm sò trắng trên các nguồn nguyên liệu
Bảng 3.22: Khả năng phát triển của hệ sợi trên các nguồn cơ chất
Tốc độ ăn lan hệ sợi (cm) Ngày Độ vượt Số ngày mm/ngày 3 6 9 12 15 18 21 24 NL kín bịch
Rơm 1,02 2,58 3,81 4,95 6,75 8,69 9,85 11,85 25 4,8
Bông 0,62 1,19 3,43 3,85 5,00 5,68 7,03 7,71 37 3,21
28 4,19 Bã bã dong 0,87 2,45 3,65 4,13 6,02 8,14 9,16 10,32
Đối với nguyên liệu bã dong riềng, hệ sợi nấm sò phát triển tốt, độ vượt
(4,19 mm/ngày), sau 29 ngày hệ sợi ăn lan kín bịch với mật độ dày, đồng đều, khỏe,
3.8.2.2. Quả thể và năng suất nấm trên các nguồn nguyên liệu.
Bảng 3.23: Thời gian ra quả thể và năng suất nấm sò trắng
Xuất hiện Thu Khối lượng Năng suất Nguyên quả thể hoạch nấm TB/bịch (%) liệu (ngày) (ngày) (g/bịch)
10 12 412,21 30,23 Rơm
15 18 316,47 17,93 Bông
7 9 470,33 36,06 Bã dong
Như vậy, hoàn toàn có thể sử dụng bã dong riềng để nuôi trồng nấm sò trắng.
3.8.2.3. Một số yếu tố ảnh hưởng tới hệ sợi và năng suất nấm sò trắng trên bã dong
a. Ảnh hưởng của nguồn và hàm lượng phụ gia
Thí nghiệm với các nguồn phụ gia thay đổi: cám gạo (CG), cám ngô (CN), bột
đậu tương (ĐT). Kết quả thể hiện trong bảng 3.24
Bảng 3.24: Ảnh hưởng của nguồn phụ gia tới sự phát triển hệ sợi nấm sò trắng
Tốc độ ăn lan hệ sợi (cm)
Ngày Năng Số Độ suất ngày vượt 3 6 9 12 15 18 21 24 CT (%) kín
bịch
- 23 -
3% CG 0,9 2,48 3,67 4,11 6,05 8,17 9,2 10,35 28 4,31 35,91
3% CN 0,92 2,51 3,59 4,21 6,07 8,12 9,23 10,08 29 4,2 32,74
3% ĐT 0,78 2,15 3,35 4,02 5,87 7,92 8,86 9,45 31 3,94 29,8
5% CG 1,03 2,55 3,81 4,62 6,28 8,84 9,59 10,78 27 4,49 42,76
7%CG 0,95 2,32 3,46 4,21 5,97 7,96 9,15 10,21 28 4,25 39,5
ĐC 0,52 1,93 2,78 3,44 4,82 6,73 7,69 8,97 32 3,73 29,12
Cám gạo 5% thích hợp nhất, năng suất đạt cao nhất (42,76%).
b. Ảnh hưởng của nồng độ nước vôi
Bảng 3.25: Nồng độ nước vôi tới sự phát triển hệ sợi và năng suất quả thể
Tốc độ ăn lan hệ sợi (cm) Ngày
Độ Năng Ngày
Nồng vượt suất (%) 3 6 9 12 15 18 21 24 kín
độ bịch
0,5% 0,87 2,48 3,69 4,14 6,02 8,19 9,25 10,51 27 4,38 36,15
0,75% 0,95 2,76 3,89 4,33 6,48 8,73 9,54 11,18 26 4,65 44,6
1% 0,98 2,81 3,85 4,42 6,87 8,93 9,96 11,45 25 4,77 49,52
1,25% 0,93 2,57 3,71 4,31 6,18 8,64 9,26 10,81 27 4,5 42,76
18,4 ĐC 0,65 2,02 2,18 3,0 4,87 6,12 7,41 8,25 35 3,43 (0%)
Vậy nồng độ nước vôi thích hợp để xử lý ban đầu là 1%.
3.8.3. Hàm lượng các chất trong nấm sò nuôi trồng trên bã dong
Chất khô đạt 12,7% trong đó cacbonhydrat chiếm 54,09% (6,87g), protein
chiếm 36,7% chất khô và lipit chiếm 0,63% và khoáng cao (1,09 g chiếm 8,58%).
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận 1. Đã xác định được đặc tính của nước thải sau quá trình sản xuất tinh bột dong
riềng và miến dong ở làng nghề Minh Hồng, Ba Vì , Hà Nội. Nước thải chứa hàm
lượng hữu cơ cao, vượt TCCP nhiều lần: Chỉ số COD dao động (5580 – 6210 mg/l) BOD5 từ (3267 – 4134 mg/l) SS (779-802 mg/l) và pH thấp (4,9-6,1); độ màu cao (2800-3000 Co –Pt).
2. Đã phân lập được 45 chủng vi khuẩn từ môi trường bản địa, trong đó tuyển chọn và định danh được 3 chủng: B. subtilis NT1; B. methylotrophycus Ba1 và B. amyloliquefaciens H12. Ba chủng vi khuẩn thu được đều có đặc tính chờ đợi là: phát triển tốt trong điều kiện hiếu khí, có năng lực sử dụng cơ chất đa dạng, thích nghi
- 24 -
nhanh với môi trường nước thải, làm giảm chất hữu cơ ô nhiễm nhanh và tạo bùn kết
lắng nhanh, thuận lợi, phù hợp cho mục tiêu ứng dụng trong hệ thống xử lý sinh học
hiếu khí trong bể xử lý nước thải tích hợp 5 chức năng, để xử lý nước thải làng nghề
sản xuất tinh bột dong riềng.
3. Đã nghiên cứu xây dựng quy trình lên men thu sinh khối của 3 chủng vi
khuẩn trên nền môi trường khoáng cơ bản chứa các thành phần và điều kiện lên men
như sau:
- Chủng B. subtilis NT1: Lên men trong môi trường: glucose: 8g/l; pepton: 7
g/l; 30oC, cấp giống 5% (v/v); pH 6, cấp khí 1,25 v/v/p.
- Chủng B. methylotrophycus Ba1: Tinh bột: 10,5g/l; cao nấm men 4; nhiệt độ
35oC; pH 6; cấp giống 7% (v/v), cấp khí 1,25 v/v/p.
4. Đã xây dựng quy trình công nghệ tạo chế phẩm vi sinh vật từ ba chủng
Bacillus bản địa trên chất mang cao lanh đạt tiêu chuẩn về chế phẩm vi sinh vật theo TCVN 4884.2005, mật độ tế bào đạt ≥ 109 Cfu/g, độ ẩm đạt từ 8 - 9%, chất lượng chế phẩm ổn định sau thời gian thử nghiệm 3 tháng.
5. Đã nghiên cứu điều kiện thử nghiệm năng lực xử lý nước thải làng nghề sản
xuất tinh bột dong riềng và miến dong của chế phẩm vi sinh vật mới tạo ra ở quy mô
phòng thí nghiệm và trên hiện trường:
- Quy mô phòng thí nghiệm thực hiện trong bể gián đoạn thể tích 5 lít và mô
hình xử lý liên tục có tách bùn thể tích 35 lít cho thấy, khi bổ sung chế phẩm thời gian xác lập trạng thái xử lý ổn định của hệ thống là 4 ngày. Hiệu suất xử lý COD; BOD5 đạt ≥ 95%; hiệu suất xử lý nitơ; phospho và TSS đạt ≥ 80%. Nước đầu ra đạt chất
lượng cột B, theo quy chuẩn xả thải hiện hành QCVN: 40/2011/BTNMT.
- Quy mô xử lý hiện trường trên bể tích hợp 5 chức năng, thể tích 33m3 tại làng nghề Minh Hồng, Minh Quang, Ba Vì, Hà Nội, thời gian vận hành khởi động đạt
trạng thái xử lý ổn định là 20 ngày với chất lượng nước đầu ra đạt QCVN
40:2011/BTNMT cột A và khả năng thu hồi lượng lớn bùn hoạt tính.
6. Đã nghiên cứu thử nghiệm xử lý bã thải dong riềng để nuôi trồng nấm sò
trắng với năng suất cao, đạt 49,52%, lược toán đạt ≥ 4.000.000 đồng/ 1 tấn bã dong khô.
Kiến nghị - Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sử dụng chế phẩm để xử lý nước thải làng
nghề sản xuất tinh bột dong riềng trên diện rộng.
- Nghiên cứu sự ổn định của các chủng vi khuẩn trong hệ sinh thái sau khi dừng
hoạt độn g.
