Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn rhodobacter để xử lý chất ô nhiễm trong nước thải lò mổ trên quy mô phòng thí nghiệm

Vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter thuộc nhóm vi khuẩn này có thể chuyển hóa các chất độc H2S, NH4+ thành chất không độc hay ít độc hơn đối với động vật và phân hủy

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI KHUẨN RHODOBACTER ĐỂ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI LÕ MỔ TRÊN QUY MÔ PHÕNG THÍ NGHIỆM

Mã số đề tài: SV2015-15

Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học Môi trường Chủ nhiệm đề tài: Hồ Thị Nguyên Hân

Thành viên tham gia:

1 Trương Quỳnh Anh

2 Nguyễn Thị Ngọc Diểm

Giáo viên hướng dẫn: ThS Dương Thị Giáng Hương

Tp Hồ Chí Minh, 04/2016

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÕN

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI KHUẨN RHODOBACTER ĐỂ XỬ LÝ

CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI LÕ MỔ TRÊN QUY MÔ PHÕNG

THÍ NGHIỆM

Mã số đề tài: SV2015-15

Xác nhận của Khoa

(ký, họ tên) Giáo viên hướng dẫn (ký, họ tên) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên)

DƯƠNG THỊ GIÁNG HƯƠNG HỒ THỊ NGUYÊN HÂN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI LÒ MỔ 4

1.2 VI KHUÂ N TI A KHÔNG LƯU HUY NH 8

1.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐIỂN HÌNH TẠI CÁC LÒ MỔ 18

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 VẬT LIỆU VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 24

2.1.1 Vi sinh vật 24

2.1.2 M i trường nh n nu i vi huẩn quang h p tía h ng ưu hu nh 24

2.1.3 M i trường nước thải 25

2.1.4 Thiết bị dùng trong ph n tích 25

2.1.5 Vật iệu để àm m hình thí nghiệm 25

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.2.1 Thí nghiệm 1: Nh n nu i vi huẩn quang h p tía h ng ưu hu nh chi Rhodobacter trong m i trường SA 26

2.2.2 Thí nghiệm 2: Xác định hả n ng sinh trưởng và phát triển của vi huẩn quang h p tía h ng ưu hu nh chi Rhodobacter trong nước thải ò mổ 27

2.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát hả n ng xử ý nước thải ò mổ của Rhodobacter sp.30 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 33

3.1 KẾT QUẢ NHÂN NUÔI VI KHUÂ N QUANG HƠ P TÍA KHÔNG LƯU HUỲNH CHIRHODOBACTER 33

3.2 KẾT QUẢ KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA RHODOBACTER SP 36

3.2.1 Kết quả hả n ng t ng trưởng của Rhodobacter sp trong điều iện hí c

ánh sáng t nhiên 36

3.2.2 Kết quả hả n ng t ng trưởng của Rhodobacter sp trong điều iện hí và che tối 40

3.2.3 Kết quả hả n ng t ng trưởng của Rhodobacter sp trong điều iện thoáng hí ánh sáng t nhiên 43

3.3 KÊ T QUA XỬ LÝ COD TRONG NƯỚC THẢI LÒ MỔ CỦA RHODOBACTER SP 46

3.3.1 Kết quả xử ý COD trong nước thải ò mổ của Rhodobacter sp trong điều iện hí c ánh sáng 46

3.3.2 Kết quả xử ý COD trong nước thải ò mổ của Rhodobacter sp trong điều iện hí che tối 49

3.3.3 Kết quả xử ý COD trong nước thải ò mổ của Rhodobacter sp trong điều iện thoáng t nhiên 50

3.4 KÊ T QUA XỬ LÝ SULFIDE TRONG NƯỚC THẢI LÒ MỔ CỦA RHODOBACTER SP 53

3.4.1 Kết quả xử ý su fide trong nước thải ò mổ của Rhodobacter sp trong điều iện hí chiếu sáng t nhiên 53

3.4.2 Kết quả xử ý sulfide trong nước thải ò mổ của Rhodobacter sp trong điều iện hí che tối 55

3.4.3 Kết quả xử ý sulfide trong nước thải ò mổ của Rhodobacter sp trong điều iện thoáng hí t nhiên 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC 66

Nhóm vi khuẩn quang hợp (Phototrophic Bacteria) đã được nghiên cứu từ

rất lâu và được ứng dụng để đưa vào xử lý các chất hữu cơ ở Đức, Mỹ, Nhật Bản

Ở nước ta chủ yếu nghiên cứu và ứng dụng nhóm vi khuẩn quang hợp

(Phototrophic Bacteria) để sản xuất chế phẩm sinh học, nhưng chưa được dùng để

xử lý nước thải lò mổ Vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter

thuộc nhóm vi khuẩn này có thể chuyển hóa các chất độc H2S, NH4+ thành chất không độc hay ít độc hơn đối với động vật và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải

lò mổ Vì vậy nhóm đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn

Rhodobacter để xử lý chất ô nhiễm trong nước thải lò mổ trên quy mô phòng thí nghiệm”

2 Mục đích nghiên cứu/mục tiêu nghiên cứu

Xác định khả năng sinh trưởng và xử lý chất hữu cơ, khử sulfide của chủng

vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong nước thải lò mổ

3 Nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu/câu hỏi nghiên cứu

Đánh giá khả năng sinh trưởng, xử lý H2S và chất hữu cơ của Rhodobacter

sp trong môi trường là nước thải lò mổ ở 03 điều kiện là kỵ khí chiếu sáng tự nhiên,

kỵ khí che tối, thoáng khí tự nhiên

Ở mỗi điều kiện nghiên cứu sẽ có 07 nghiệm thức với 07 nồng độ vi khuẩn cho vào nước thải là 0%, 1%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10% được theo dõi trong vòng 19 ngày trên quy mô phòng thí nghiệm

4 Phương pháp nghiên cứu

Gồm các phương pháp sau: Phương pháp kế thừa, phương pháp so sánh, phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp số liệu bằng phần mềm SPSS và

Excel, phương pháp phân tích theo TCVN và Standard Methods, phương pháp thực nghiệm trên mô hình thực tế

5 Kết quả nghiên cứu

 Kết quả nghiên cứu khả năng sinh trưởng trong nước thải lò mổ của

Rhodobacter sp cho thấy vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter đều có thể sinh trưởng và phát triển ở tất cả các điều kiện của

môi trường Tuy nhiên, ở điều kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên chủng phát triển tốt nhất với mật độ vi khuẩn dày hơn so với ở điều kiện kỵ khí che tối

và làm thoáng tự nhiên Dù ở điều kiện nào thì tỷ lệ giống 6% là tỷ lệ giống tối ưu cho tất cả các điều kiện với mức ý ngh a trên 95%

 Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý COD trong nước thải lò mổ của

Rhodobacter sp cho thấy hàm lượng COD (mg/l giảm cực đ i khi tỷ lệ

giống là 8 và 10% với mức ý ngh a 95% Khả năng giảm COD c ng theo quy luật thời gian càng dài, hàm lượng COD càng thấp Hàm lượng COD giảm cực đ i đ t 79% đến ngày thứ 11 và hầu như không giảm nữa Trong

đó, điều kiện làm thoáng tự nhiên tuy sinh khối không nhiều nhưng l i làm giảm lượng COD m nh nhất

 Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý sulfide trong nước thải lò mổ của

Rhodobacter sp cho thấy ở cả 3 điều kiện xử lý, sulfide có xu thế giảm

chung là sẽ tăng lên ở ngày thứ 6 và sau đó giảm dần, hiệu suất cao nhất đ t được ở tỷ lệ giống 10% sau 18 ngày xử lý là 99,3% C ng như xử lý COD, ở điều kiện làm thoáng tự nhiên, khả năng giảm sulfide trong nước thải lò mổ tốt hơn với mức ý ngh a 95%

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 1 Kết quả phân tích mẫu nước thải t i các cơ sở giết mổ (Hoàng Khánh Hòa

và cs., 2004 6

Bảng 1 2 Thành phần nước thải của một số lò mổ công nghiệp ở các t nh phía nam (Nguyễn Hoa Lý, 2002 7

Bảng 1 3 Một số đặc điểm của vi khuẩn tía 9

Bảng 1 4 Một số đặc tính đặc trưng ở vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhoodobacter 13

Bảng 2 1 Thành phần môi trường SA 24

Bảng 2 2 Thành phần hỗn hợp vitamin 24

Bảng 2 3 Thành phần dung dịch vi lượng 25

Bảng 2 4 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ giống, ánh sáng và không khí đến khả năng phát triển 28

Bảng 2 5 Mật độ tế bào sau khi bổ sung vào các nghiệm thức 29

Bảng 2 6 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ giống, ánh sáng và không khí đến khả năng phát triển 30

Bảng 2 7 Phương pháp phân tích các ch tiêu theo dõi 31

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 1 Lợn tập trung chờ giết mổ 5

Hình 1 2 Rhodobacter sp (Nguyễn Lân D ng và cs., 2005 15

Hình 2 1 Hình bố trí thí nghiệm 2 29

Hình 2 2 Hình bố trí thí nghiệm 3 32

Hình 3 1 Sự thay đổi mật độ của Rhodobacter sp sau một thời gian nuôi cấy 33

Hình 3 2 Phổ hấp thụ của dịch tế bào Rhodobacter sp 33

H Rhodobacter sp 34

Hình 3 4 Tương quan giữa log10 (mật độ vi khuẩn và độ hấp thu (Abs ở bước sóng 862 nm 35

Hình 3 5 Khả năng sinh trưởng của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên 37

Hình 3 6 Quy luật phát triển của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên 38

Hình 3 7 Quy luật chung về sự phát triển của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên 39

Hình 3 8 Khả năng sinh trưởng và phát triển của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều kiện kỵ khí và che tối 40

Hình 3 9 Quy luật phát triển của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều kiện kỵ khí và che tối 41

Hình 3 10 Quy luật phát triển trung bình của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều kiện kỵ khí và che tối 42

Hình 3 11 Khả năng sinh trưởng và phát triển của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều kiện thoáng và ánh sáng tự nhiên 43

Hình 3 12 Quy luật phát triển của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều kiện thoáng và ánh sáng tự nhiên 43

Hình 3 13 Quy luật phát triển trung bình của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều kiện thoáng và ánh sáng tự nhiên 44

Hình 3 14 Quy luật phát triển của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở các điều

kiện thí nghiệm 45

Hình 3 15 Hàm lượng COD trong nước thải lò mổ xử lý bằng Rhodobacter sp ở

điều kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên 47

Hình 3 16 Quy luật xử lý COD của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều

kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên với các tỷ lệ giống khác nhau 47

Hình 3 17 Hàm lượng COD trong nước thải lò mổ xử lý bằng Rhodobacter sp ở

điều kiện kỵ khí che tối 48

Hình 3 18 Quy luật xử lý COD của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều

kiện kỵ khí che tối với tỷ lệ giống khác nhau 48

Hình 3 19 Hàm lượng COD của nước thải lò mổ xử lý bằng Rhodobacter sp trong

điều kiện làm thoáng tự nhiên 51

Hình 3 20 Quy luật xử lý COD của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều

kiện làm thoáng tự nhiên với tỷ lệ giống khác nhau 51

Hình 3 21 Khả năng xử lý COD của Rhodobacter sp ở 3 điều kiện xử lý khác nhau.52 Hình 3 22 Hàm lượng sunfide của nước thải lò mổ được xử lý bằng Rhodobacter

sp ở điều kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên 54

Hình 3 23 Quy luật xử lý sunfide của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều

kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên với tỷ lệ giống khác nhau 54

Hình 3 24 Hàm lượng sunfide của nước thải lò mổ được xử lý bằng Rhodobacter

sp ở điều kiện kỵ khí che tối 55

Hình 3 25 Quy luật xử lý sunfide của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều

kiện kỵ khí che tối với tỷ lệ giống khác nhau 56

Hình 3 26 Hàm lượng sunfide của nước thải lò mổ được xử lý bằng Rhodobacter

sp ở điều kiện làm thoáng tự nhiên 55

Hình 3 27 Quy luật xử lý sunfide của Rhodobacter sp trong nước thải lò mổ ở điều

kiện làm thoáng tự nhiên với tỷ lệ giống khác nhau 56

Hình 3 28 Khả năng xử lý sulfide của Rhodobacter sp ở 3 điều kiện xử lý khác

nhau 57

DANH MỤC CÁC SƠ Đ

Sơ đồ 1 1 Quy trình giết mổ (Nguồn: Quy trình thực tế t i cơ sở Nam Phong 4

Sơ đồ 1 2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia s c (Nguồn tham khảo từ cơ

sở Nam Phong 19

Sơ đồ 2 1 Sơ đồ tổng quát các thí nghiệm 26

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Nhóm đã gửi kết quả nghiên cứu đến Hội nghị Khoa học và Công nghệ 2016 của trường Đ i học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh diễn ra vào ngày 17/06 – 18/06/2016 để công bố kết quả nghiên cứu

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Trong ho t động giết mổ gia s c, nước được sử dụng ở hầu hết công đo n (giết, c o lông, mổ và moi ruột, xẻ thịt, vệ sinh với định mức sử dụng nước khoảng 5-15 m3/1 tấn gia s c và lượng nước này được xả thải vào hệ thống xử lý nước thải Bên c nh đó còn có nước thải sinh ho t của công nhân lao động, nước rửa chuồng

tr i, nước vệ sinh các dụng cụ giết mổ, chế biến… Nước thải lò mổ chủ yếu chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy như huyết, nội t ng gia s c, phân gia s c,…các chất rắn lơ lửng, lông gia s c Đặc trưng của nước thải lò mổ là BOD, COD, chất rắn lơ

lửng, colifrom, Ecoli cao

Nước thải lò mổ không ch là nỗi lo của chủ sản xuất, của người dân trong vùng mà còn là mối quan tâm của cả cộng đồng, gây ô nhiễm nặng nề môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến sức khoẻ của nhân dân

T i Thành phố Hồ Chí Minh, theo số liệu thống kê do chi cục th y đến đầu năm 2013 có 58 điểm giết mổ gia s c tập trung có đăng ký giấy ph p kinh doanh và nhiều điểm giết mổ nhỏ lẻ Do nằm ở xung quanh thành phố nên diện tích t i các cơ

sở thường nhỏ, chính vì thế diện tích cho khu xử lý nước thải rất h n chế Một số cơ

sở nhỏ, nước thải được thải trực tiếp ra ngoài gây ô nhiễm môi trường nước, đất và ảnh hưởng sức khỏe người dân khu vực xung quanh Phương pháp xử lý phổ biến nước thải lò mổ hiện nay là phương pháp sinh học kỵ khí với ưu điểm là hàm lượng COD giảm đáng kể, từ 90 đến 96% và có thể tận thu được khí metan; nhưng hàm lượng amoni, photpho c ng như màu còn cao, mùi nước thải (chủ yếu là sulfide) gây khó chịu; thời gian xử lý k o dài và hiệu quả thấp Hệ thống xử lý sinh học hiện nay chủ yếu sử dụng bùn ho t tính t i chỗ, đôi khi hệ thống bị sốc tải và có nguy cơ không phục hồi được Do đó, việc nghiên cứu cải tiến phương pháp r t ngắn thời gian xử lý đồng thời giảm được mùi là rất cần thiết

Ở các nước Đức, Mỹ, Nhật Bản nhóm vi khuẩn quang hợp (Phototrophic Bacteria đã được nghiên cứu từ rất lâu và được ứng dụng để đưa vào xử lý các chất

hữu cơ T i Việt Nam, vi khuẩn quang hợp c ng đã được ứng dụng nhiều trong các

hệ thống xử lý cho các nguồn nước giàu hữu cơ Việc đưa vi khuẩn quang hợp vào công đo n xử lý sinh học của nước thải lò mổ có nhiều ưu điểm

 Chuyển hóa các chất hữu cơ thành các chất đơn giản không ô nhiễm

 Chuyển hóa các chất độc sulfide, NH4+ thành chất không độc hay ít độc hơn đối với động vật và có thể xả thải ra môi trường

Ở nước ta c ng đã có những nghiên cứu và ứng dụng về nhóm vi khuẩn

quang hợp nhưng chủ yếu trên nhóm Rhodopseudomonas sp để sản xuất chế phẩm

sinh học và xử lý nước thải, việc sử dụng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh

chi Rhodobacter cho xử lý nước thải lò mổ chưa được ghi nhận Chính vì vậy,

ch ng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn Rhodobacter để xử

lý chất ô nhiễm trong nước thải lò mổ trên quy mô phòng thí nghiệm”

II Mục tiêu

Xác định khả năng sinh trưởng và xử lý chất hữu cơ, khử sulfide của chủng

vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong môi trường nước

thải lò mổ được lấy từ lò mổ Nam phong, Quận Bình Th nh, TP Hồ Chí Minh trên quy mô phòng thí nghiệm

III Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa: sử dụng chọn lọc các kết quả nghiên cứu đã có

- Phương pháp so sánh: trên cơ sở kết quả khảo sát, đo đ t,… thực hiện việc so sánh giữa các điều kiện thí nghiệm khác nhau, so sánh với các nghiên cứu khác…

- Phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp số liệu bằng phần mềm SPSS và Excel

- Phương pháp phân tích theo TCVN và Standard Methods

- Phương pháp định lượng để xác định mật độ vi khuẩn

- Phương pháp thực nghiệm trên mô hình thực tế

IV Đối tư ng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

 Môi trường nghiên cứu: Nước thải được sử dụng trong mô hình thí nghiệm này là nước thải giết mổ lợn của Xí nghiệp chế biến thực phẩm Nam Phong (Địa ch : 344 Nơ Trang Long, P 13, Q Bình

Th nh, TP Hồ Chí Minh)

 Đối tượng sử dụng nghiên cứu: Vi khuẩn quang hợp tía không lưu

huỳnh chi Rhodobacter được cung cấp từ Viện Vi sinh vật học ng dụng – Trường đ i học Quốc Gia Hà Nội Giống Rhodobacter sp này

đã phân lập và tuyển chọn t i các khu đầm nuôi thủy sản ở Cần Giờ thành phố Hồ Chí Minh

- Ph m vi nghiên cứu: Nghiên cứu vi khuẩn quang hợp tía không lưu

huỳnh chi Rhodobacter trong xử lý nước thải lò mổ trên quy mô phòng

thí nghiệm (Khoa Khoa học môi trường – Trường Đ i học Sài Gòn

V Nội dung nghiên cứu

 Nội dung 1:

Thử nghiệm đánh giá khả năng sinh trưởng và xử lý chất ô nhiễm hữu cơ,

H2S khi bổ sung vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên

 Nội dung 2:

Thử nghiệm đánh giá khả năng sinh trưởng và xử lý chất ô nhiễm hữu cơ,

H2S khi bổ sung vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện kỵ khí che tối

 Nội dung 3:

Thử nghiệm đánh giá khả năng sinh trưởng và xử lý chất ô nhiễm hữu cơ,

H2S khi bổ sung vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện làm thoáng tự nhiên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về nước thải ò mổ

T i các lò mổ tập trung, phương thức giết mổ đa phần theo hình thức thủ công Tuy mỗi nơi có sự bố trí khác nhau và có một số điểm khác biệt trong thao tác nhưng đều thực hiện theo quy trình chung nêu trong hình 1.1

Sơ đồ 1 1 Quy trình giết mổ

Ngu n uy tr nh th c t t i c s Nam hong

Theo quy định, gia s c phải được nhốt trong khoảng thời gian từ 9-12 giờ để giảm căng thẳng, chống suy kiệt và lo i bỏ vi trùng ra khỏi ruột trước khi giết mổ Trong giai đo n này gia s c được vệ sinh nên nước thải có thể lẫn phân và nước vệ sinh gia s c, chuồng tr i

Hình 1 1 L n tập trung chờ giết mổ

Ngoài lượng nước thải ở trên, tất cả các công đo n giết mổ đều cần nước để làm s ch huyết Do lượng nước sử dụng nhiều nên lượng nước thải thải ra thường rất lớn, ước tính trung bình mỗi con heo khi giết thải ra gần ½ m3

nước thải Lượng nước thải lớn với nồng độ các chất ô nhiễm rất cao (Bảng 1.1) là một mối nguy h i không nhỏ đối với môi trường

Bảng 1 1 Kết quả ph n tích mẫu nước thải tại các cơ sở giết mổ Hoàng Khánh Hòa và cs., 2004)

Kết quả phân tích của Hoàng Khánh Hòa và cs., (2004 ch ra rằng, lượng chất rắn hòa tan trong nước thải từ các lò mổ chiếm một lượng lớn Bên c nh các chất ô nhiễm thì hàm lượng vi sinh vật gây bệnh trong các mẫu nước thải lò mổ

c ng tương đối cao Các mẫu nước thải đo đ c đều không đ t tiêu chuẩn thải QCVN40:2011/BTNMT đối với cả hai nguồn tiếp nhận lo i A và lo i B (trừ pH và dầu Sự nhiễm bẩn do các vi khuẩn gây bệnh c ng được phát hiện: trong 06 mẫu

phân tích có 02 mẫu NT3 và NT6 (Đông Th nh và Thủ Đức bị nhiễm Salmonella,

chiếm 33,3%

Điều này c ng đã được Nguyễn Thị Hoa Lý và cs., nêu ra vào năm 2002 Nước thải từ các lò mổ chiếm một lượng lớn các thành phần hữu cơ và nitơ c ng như phần còn l i của chất tẩy rửa Nồng độ cao của các chất gây ô nhiễm trong nước thải thường có nguồn gốc từ khâu làm lòng và xử lý chất thải huyết Trong huyết có chứa nhiều chất hữu cơ và có hàm lượng nitơ rất cao Khâu làm lòng là một bộ phận của lò mổ và từ đó phát sinh ra một lượng lớn nước thải bị ô nhiễm Nước thải lò mổ tuy giàu hàm lượng nitơ nhưng l i thiếu hụt hàm lượng phospho Điều này c ng gây nên tình tr ng mất cân bằng trong quá trình xử lý

Bảng 1 2 Thành phần nước thải của một số ò mổ c ng nghiệp ở các t nh

phía nam Ngu ễn Hoa Lý, 2002

1.2 Vi huẩn tía h ng ưu hu nh

Nhóm vi khuẩn có khả năng quang hợp nhờ có sắc tố lục Chất diệp lục vi khuẩn khác với chất diệp lục của thực vật Vi khuẩn quang hợp không sử dụng nước làm nguồn hydro như thực vật và không t o ra sản phẩm cuối cùng là oxi Ch ng sử dụng nguồn hydro là hydro sunfua (sulfide , hydro tự do, chất hữu cơ và sản sinh ra nhiều sản phẩm phụ d ng oxi hóa Bao gồm: vi khuẩn lưu huỳnh lục, vi khuẩn tía lưu huỳnh và vi khuẩn tía không lưu huỳnh

Vi khuẩn quang hợp tía là các tế bào gram âm, đơn bào, có các d ng cầu, xoắn, hình que ngắn, hình phẩy… đứng riêng rẽ hoặc thành chuỗi Các loài vi khuẩn quang hợp tía đều sinh sản bằng cách nhân đôi, một số loài sinh sản bằng cách nảy chồi Ch ng có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học bởi quá trình quang hợp kỵ khí Vi khuẩn quang hợp tía thường có màu hồng đến màu đỏ tía, sắc tố quang hợp chính là bacteriochlorophyll a hoặc b

Cơ quan quang hợp là màng quang hợp được gắn với màng tế bào

Năm 1907, Molisch là người đầu tiên phát hiện ra các vi khuẩn có sắc tố màu

đỏ và có khả năng quang hợp, nên ông gọi chung vi khuẩn quang hợp này là

Rhodobacteria Molisch 1907 Nhóm này gồm hai họ là Thiorhodaceae (những vi khuẩn tía có khả năng hình thành giọt “S” bên trong tế bào và Athiorhodaceae (là

những vi khuẩn tía không có khả năng hình thành giọt “S” bên trong tế bào Nhóm

vi khuẩn tía bao gồm hai họ này sau này được đổi tên là bộ Rhodospirillales và hai

họ Choromatiaceae và Rhodospirillaceae

Bảng 1 3 Một số đặc điểm của vi huẩn tía

Nhóm/loài

Vi khuẩn tía lưu huỳnh (grammaproteobacteria

Vi khuẩn tía không lưu huỳnh (alpha-hoặc betaproteobacteria)

Một số loài chính

Vi khuẩn tía lưu huỳnh: Allochromatium vinosum, Thiocapsa roseopersicina

Rhodobactercapsulatus, Rhodobacter sphaeroides,

Rhodospirillum rubrum, Rhodopseudomonas palustris

Sắc tố/ màu sắc của

huyền phù tế bào

BChl a hoặc b; carotenoids chính: spirilloxanthin, spheroidene, lycopene, rhodopsin và dẫn xuất của chúng

Màu sắc huyền phù tế bào: tía, đỏ tía, đỏ, tía – tím, cam, nâu, vàng nâu(với những loài chứa BChl a , xanh hoặc vàng (với những loài chứa BChl b

Vị trí của sắc tố

trong tế bào

Nằm trong lớp màng sinh chất, được sắp xếp thành

d ng ống, d ng màng, d ng t i hoặc d ng phiến lamellae

được hình thành từ quá trình oxy hóa sulfide thì S0 được tích l y bên trong tế bào, và điều này ch xảy ra ở loài vi khuẩn tía có lưu huỳnh

Đặc điểm Ví dụ

Quang tự dưỡng/hô

hấp tối

Vi khuẩn tía lưu huỳnh bị h n chế về số lượng

Vi khuẩn tía không lưu huỳnh đa d ng về số lượng

 Quá trình trao đổi chất ở vi huẩn quang h p tía

Trong điều kiện có ánh sáng, vi khuẩn quang hợp tiến hành quang hợp để thu nhận năng lượng sử dụng cho các ho t động sống của tế bào Phương trình tổng

quát quá trình quang hợp:

CO2 + 2H2A + hV [CH2O]n + 2A + H2O

Ở tảo hay thực vật bậc cao: H2O đóng vai trò của H2A Ở vi khuẩn quang hợp: H2A có thể là các chất hữu cơ đơn giản các hợp chất khử của lưu huỳnh hoặc hydro phân tử Trong đó, các chất hữu cơ vừa đóng vai trò làm chất điện tử, vừa làm nguồn cacbon trong quá trình quang hợp dị dưỡng

Ở ngoài sáng, tất cả các loài vi khuẩn tía không lưu huỳnh đều ưa thích điều kiện sinh trưởng dị dưỡng, sử dụng các chất hữu cơ đơn vừa làm nguồn cho điện tử, vừa làm nguồn C Nhiều đ i diện của họ vi khuẩn này có khả năng sinh trưởng quang tự dưỡng cacbon với sự có mặt nguồn cho điện tử là các hợp chất khử của lưu huỳnh hay H2 Tuy nhiên, khả năng chịu oxy hóa của các chủng rất khác nhau Trong điều kiện sinh trưởng quang hợp, khả năng dinh dưỡng hô hấp của các loài này bị ức chế do ánh sáng

Ở điều kiện kỵ khí tối, một số loài như Rhodobactercapsulatus, Rhodospirillum rubrum có thể tồn t i nhờ quá trình trao đổi chất theo kiểu hô hấp

kỵ khí với sự có mặt của các chất nhận điện tử như nitrat, nitrit, NO, dimethylsulfua hay trimethylami N-oxit

Khi quang hợp, chu trình calvin, hệ thống cố định nito, hệ thống DMSO/DMSOR được tế bào sử dụng để duy trì thế oxy hóa khử Các phản ứng của chu trình calvin cho phép CO2 có chức năng thu nhận các lực khử dư thừa do trao đổi chất các chất hữu cơ như malate, succinate Do đó, vai trò của chu trình calvin

trong suốt quá trình sinh trưởng quang dị dưỡng là giữ thế cân bằng oxy hóa khử trong tế bào Khi tế bào sinh trưởng trong điều kiện quang tự dưỡng thì vai trò chủ yếu của chu trình calvin là cố định CO2 để tổng hợp các vật liệu tế bào Chính nhờ tính lưỡng cực này mà chu trình calvin có vai trò điều khiển giữa hai quá trình quang tự dưỡng và quang dị dưỡng

 Đặc điểm sinh thái học của vi huẩn quang h p tía

Vi khuẩn quang hợp tía là nhóm vi khuẩn quang dưỡng, sống kỵ khí hoặc kỵ khí tùy tiện trong môi trường có ánh sáng chiếu rọi Gồm vi khuẩn quang hợp tía lưu huỳnh và vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh Ch ng là các vi sinh vật điển hình, rất phổ biến ở nước ngọt c ng như nước mặn, thường cư tr nhiều trên bề mặt bùn các ao đầm tù, có nhiều bùn cặn các xác động, thực vật

Họ vi khuẩn tía lưu huỳnh thường được tìm thấy trong các thủy vực nước ngọt hoặc nước mặn có chứa hàm lượng sulfua cao Ở các độ sâu khác nhau có thể thu nhận được các loài khác nhau Ngoài ra còn có thể gặp họ vi khuẩn này ở một

số thủy vực có điều kiện cực trị như các thủy vực kiềm hóa hoặc các suối nước nóng

Hệ sinh thái của họ vi khuẩn tía không lưu huỳnh rất đa d ng, có thể gặp chúng trong các ao hồ tù đọng, các vùng đầm nước lợ hoặc mặn Nơi sống của

ch ng thường là các thủy vực có hàm lượng chất hữu cơ cao, hàm lượng oxy hòa tan thấp Ở một số vùng đất axit có thể gặp các chủng thuộc loài

Rhodopseudomonas acidophila, Rhodopseudomonas palustris

Vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh (Nonsulfure purple bacteria là

nhóm vi khuẩn quang dị dưỡng hữu cơ (photoorganoheterotrophs thường kỵ khí

bắt buộc, một số loài là quang tự dưỡng vô cơ không bắt buộc (trong tối là hóa dị

dưỡng hữu cơ – chemoorganoheterotrophs Tế bào chứa chlorophyl a hoặc b, hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến (lamellar gắn với màng

sinh chất Nguồn cho điện tử (electron donors trong quang hợp thường sử dụng chất hữu cơ, đôi khi sử dụng hợp chất lưu huỳnh d ng khử hoặc H2 Vi khuẩn không

lưu huỳnh màu tía có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc không di động, một số loài có t i khí, tỷ lệ G+C là 61-72% (Nguyễn Lân D ng, 2005

Bảng 1 4 Một số đặc tính đặc trưng ở vi huẩn quang h p tía h ng ưu hu nh chi Rhoodobacter Ngu ễn L n Dũng, 2005

tế bào

Màng tế bào ICM

Carotenoid chính

Sản phẩm oxy hóa sulfide

Nh n tố t ng trưởng

M i trường nước thích

h p

Đặc tính ph n biệt hác

Rhodomicrobiumvannielii Gậy ngắn Phiến Rh, ly, sp + Không Ngọt pH axit

Rhodobacter

Blastica

Velkampii Gậy Túi An, se S0/sul B, t, p-aba Ngọt Không di động

Sphaeroidis Gậy ngắn Túi Sn, se S0/sul B, t, n Ngọt -

Rhodocyclus

Purpureus

Chú thích:

glucoside ICM: Cấu tr c hệ thống bên trong màng tế

bào chất

p-aba Para aminobenzoic acid rh Rhodopin

S 0: Chỉ có lưu huỳnh nguyên tố YE Cao nấm men se Spheroidense

S 0 /sul: Sulphat và lưu huỳnh nguyên tố bên

ngoài tế bào

+: Sulphide được ocid hóa thành nhiều

sản phẩm khác nhau

glucoside Neu * : 1,2-lihydroneurosporen ly * 1,2-dihydrolycopene rv rhodovibrin

Sn Spheroidenone

Hình 1 2 Rhodobacter sp Ngu ễn L n Dũng và cs., 2005

Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía là nhóm vi sinh vật có sinh lý linh ho t,

có thể phát triển quang dưỡng và trong bóng tối Ch ng có thể sử dụng nguồn carbon vô cơ hoặc hữu cơ Nếu tăng trưởng là quang tự dưỡng thì H2, sunfua ở nồng

độ thấp được sử dụng làm nguồn cho điện tử trong quang hợp Một vài loài có thể

1978 Ngoài ra, một số vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía có thể phát triển trong điều kiện thiếu oxy, trong bóng tối bằng cách lên men hoặc hô hấp kỵ khí (Hunter

và cs, 2009)

Quang hợp của vi khuẩn tía có thể xảy ra trong môi trường có pH 3 – 11

(Hunter và cs, 2009 Vi khuẩn tía sinh trưởng và phát triển ở pH tối ưu khoảng 6 – 7

Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía sử dụng ánh sáng để quang hợp, phát triển m nh ở môi trường có ánh sáng đỏ Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía có thể phát triển quang

dưỡng và trong bóng tối (Hunter và cs, 2009)

Quang hợp của vi khuẩn tía có thể xảy ra ở nhiệt độ lên tới 570C và xuống tới 00C (Castenholz và Pierson, 1995 Nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn tía ở 300C

Nhiều loài vi khuẩn tía có thể sinh trưởng quang dưỡng với sulfide như là chất cho điện tử với nồng độ nhỏ hơn 2 mM (tương đương 64mgS2-/L Nếu trong môi trường sống có nồng độ sulfide quá cao sẽ ức chế sự sinh trưởng của ch ng

(Hunter và cs, 2009 Ngoài ra, nồng độ NaCl trong môi trường c ng ảnh hưởng tới

sự sinh trưởng của vi khuẩn tía Có loài sống được trong môi trường nước biển có

độ mặn từ 8 – 11% NaCl (Mack và cs, 1993)

 Ứng dụng của vi huẩn quang h p tía

Những ứng dụng nổi bật của vi khuẩn quang hợp tía là xử lý nước thải, cải thiện môi trường, sản xuất hydro phân tử, sinh khối Các vi khuẩn quang hợp tía nói chung là nguồn cung cấp các thành phần của chuỗi truyền điện tử trong quang hợp

và t o ATP, nguồn vitamin và các phân tử hữu cơ khác

 Sản xuất protein đơn bào

Vi khuẩn quang hợp là nguồn cung cấp protein đơn bào có giá trị vì sinh khối vi khuẩn quang hợp giàu protein, vitamin và carotenoid Ở tế bào vi khuẩn quang hợp hàm lượng protein thường chiếm 60 – 70% trọng lượng khô, số lượng

c ng như hàm lượng các axit amin không thay thế của ch ng có thể tương đương

với đậu tương, thịt, trứng gà

Sinh khối vi khuẩn quang hợp giàu vitamin, axit amin thiết yếu và axit amin

có lưu huỳnh là nguồn thức ăn tốt cho gia s c, phiêu sinh vật và tôm cá Giá trị dinh dưỡng của vi khuẩn quang hợp khi bổ sung vào thức ăn chăn nuôi đã được chứng minh trong thực tiễn Mức độ sống sót của cá giống tốc độ sinh trưởng và trọng lượng của ch ng được gia tăng khi nuôi bằng thức ăn có bổ sung tế bào vi khuẩn quang hợp Việc bổ sung sinh khối của vi khuẩn quang hợp vào thức ăn của gà mái

đã gi p cải thiện số lượng, chất lượng trứng gà

 Sản xuất ubiquinone

Ubiquinone 10 (Q10 là thành phần quan trọng của chuỗi vận chuyển điện tử trong hệ quang của vi khuẩn quang hợp Q10 được biết đến là lo i ubiquinone có giá trị về dược liệu, ch ng có tác dụng kích thích cơ tim được sử dụng trong điều trị các bệnh về phổi và còn có thể sử dụng như một chất chống oxy hóa trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm Tế bào vi khuẩn quang hợp tía chứa hàm lượng Q10 cao hơn

ở các loài vi sinh vật khác Thành phần này đã được chiết tách, tinh chế từ

Rhodopseudomonas sphaeroides, Rhodopseudomonas sulfidophilus, và Rhodospirillum rubrum

 Sản xuất hoocmon th c vật

Người ta đã phát hiện ra rằng một số hoocmon thực vật c ng có mặt trong tế bào vi khuẩn quang hợp tía với vai trò điều ch nh quá trình quang hợp các hoocmon

tách ra rừ R.rubrum có ho t tính sinh lý khá cao và bao gồm ba lo i cytokinin (hàm

lượng 1mg/g sinh khối tươi có nguồn gốc adenin Dịch tế bào R.spharroides đã nuôi cấy bằng nước thải có chứa kinetin (hàm lượng 4.7g/L và zeatin với hàm lượng 2g/L Ngoài ra, người ta c ng tìm thấy một số chất kích thích sinh trưởng khác nhau như auxin, idol-3-axetic axit (IAA), idol-3-butiric axit (ABA trong tế

bào chủng R.sphaeroides IFO 12203

 Sản xuất các chất háng sinh

Một trong những đặc tính của vi khuẩn quang hợp là có khả năng sinh các chất kháng sinh vi sinh vật bao gồm: các chất kháng sinh, các chất kháng khuẩn và kháng virus

Ho t chất kháng virus có thể được tìm thấy trong khá nhiều chủng thuộc loài

R.rubrum, R.capsulatus C.vinosum Chất này thường tấn công vào các virus gây bệnh cho cá và các coliphage mà không gây h i cho vật chủ R.capsulatus có thể lo i

bỏ được 97% coliphage khi sử dụng ch ng trong nước thải chăn nuôi

 Sử dụng vi huẩn quang hợp trong xử ý nước thải

Nước thải chứa hỗn hợp các chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ là nguồn cơ chất tốt cho vi khuẩn tía để tăng trưởng trong điều kiện kỵ yếm khí và vi hiếu khí; vi khuẩn quang hợp thường được ứng dụng cùng với các vi sinh vật dị dưỡng yếm khí, hiếu khí, và vi tảo trong các hệ thống làm s ch nước thải Các loài thường được sử

dụng trong xử lý nước thải là: R.capsulatus, R.sphaeroides, Rhodopseudomonas palustris, Rhodospirillum fulvum

Hệ thống xử lý nước thải có sự tham gia của vi khuẩn quang hợp có những

ưu điểm sau:

 Không cần thiết phải khử trùng nước trước khi xử lý

 Sinh khối thu được sau quá trình xử lý giàu protein, vitamin, carotenoid và nhiều ho t chất sinh học khác nên có thể được tái sử dụng trong y học, nông nghiệp và chăn nuôi

 Khi xử lý nước thải đậm đặc hữu cơ bằng vi khuẩn quang hợp tía thì không cần phải pha loãng

Nói chung, vi khuẩn tía được coi là nhóm quang dưỡng quan trọng bởi vì

ch ng có thể khử một chất làm hôi môi trường là sulfide, và đóng góp vật chất hữu

cơ trong các môi trường thiếu ôxy do năng lực tự dưỡng của ch ng Hơn nữa ch ng còn có khả năng tiêu thụ các hợp chất hữu cơ, trong đó vai trò của ch ng là vi sinh vật quang dị dưỡng Ngoài ra, ch ng còn là vi sinh vật mô hình cho các nhà khoa

học nghiên cứu sự đa d ng phân tử của quá trình quang hợp (Hunter và cs, 2009)

Sinh khối của ch ng còn được sử dụng để sản xuất các chất có ho t tính sinh học có giá trị như ubiquinine, các chất kháng sinh, enzyme và làm thức ăn trong chăn nuôi gia cầm và nuôi trồng thủy sản (Sasikala và Ramana, 1995

Ngoài ra, sinh khối của vi khuẩn tía rất giàu protein và vitamin, đặc biệt là vitamin B12 T i Ấn Độ có công nghệ sản xuất sinh khối của vi khuẩn tía ở dịch ly tâm từ phân gia s c dùng để làm thức ăn (cùng vi tảo cho tôm hoặc cho ngao đ t hiệu quả rất khả quan Có lẽ đây là thức ăn rất thích hợp cho thủy sản thân mềm và đang được ưa chuộng trên thị trường thế giới (Lương Đức Phẩm, 1998)

Ở Việt Nam, nhóm vi khuẩn này đã và đang được ch trọng phân lập và tuyển chọn để ứng dụng vào các l nh vực khác nhau như xử lý nước thải đậm đặc

hữu cơ (Đỗ Thị Tố Uyên và cs, 2003 , phân hủy các hydrocacbon m ch vòng (Đinh Thị Thu Hằng và cs, 2003 , thu nhận các ho t chất sinh học có giá trị như ubiquinine (Đỗ Thị Tố Uyên và cs, 2005 , cho đến nay việc ứng dụng trong nghiên

cứu xử lý nước thải lò mổ chưa được tìm thấy

1.3 C ng nghệ xử ý nước thải điển hình tại các ò mổ

Nước thải lò mổ thông thường được xử lý theo quy trình sau:

Sơ đồ 1 2 Sơ đồ c ng nghệ xử ý nước thải giết mổ gia súc

(Ngu n tham khảo t c s Nam hong

Nước thải trước tiên theo cống thu gom chảy tập trung vào bể điều hòa Trước khi vào bể điều hòa, nước thải chảy qua song chắn rác

Để lo i các rác bẩn có kích thước lớn hơn 1mm, các rác bẩn tập trung ở trước song chắn rác này cần được thu gom mỗi ngày để tránh tắc nghẽn cho hệ thống gi p

các công trình sau ho t động tốt hơn

Song chắn rác được thiết kế có khe hở giữa hai song liền nhau là 5mm để giữ

l i các chất rắn thô có kích thước > 5 mm ở trong nước thải Phía sau song đặt thêm lưới chắn rác để giữ l i các lo i rác có kích thuớc lớn hơn 1mm Nếu không lo i bỏ rác có thể gây tắc nghẽn đường ống, mương dẫn hoặc hư hỏng bơm Rác phải thường xuyên được cào tự động bằng cơ giới Rác có thể được tập trung l i, đưa đến

bãi rác hoặc vào bể phân hủy bùn

Bể điều hòa là nơi tập trung các nguồn nước thải thành một nguồn duy nhất

Mục đích: Do tính chất của nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và phụ thuộc nhiều vào lo i nước thải của từng công đo n, vì vậy cần thiết xây dựng bể điều hòa

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ làm giảm kích thước và t o chế độ làm việc ổn định liên tục cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải

Nước thải ở bể điều hòa được bơm lên thiết bị lọc sinh học biofor hiếu khí

 Thiết Bị Lọc Sinh Học Biofor – Hiếu Khí

Đây là công trình thiết kế cho xử lý nước thải bậc hai Nó c ng có khả năng

xử lý được cả nitơ và phospho Đây là bể lọc hiếu khí có dòng chảy cùng chiều với khí là từ dưới lên

Các vi khuẩn hiện diện trong nước thải tồn t i ở d ng lơ lửng do tác động của bọt khí và d ng dính bám Từ đó chúng sẽ tiếp nhận ôxy và chuyển hoá chất lơ lửng

và hoà tan thành thức ăn Quá trình này diễn ra nhanh nhất ở giai đo n đầu và giảm dần về phía cuối bể Vi sinh hiếu khí phát triển sinh khối trên vật liệu Karemzite có

bề mặt riêng lớn (nhờ O2 sục vào sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ để sinh khối làm giảm tải lượng ô nhiễm trong nước thải xuống mức thấp nhất Sau khi qua thiết bị này COD, BOD giảm 70-80% Sau đó, nước thải tiếp tục tự chảy qua bồn trung gian

Thiết bị này ho t động hiệu quả hơn bể Aerotank rất nhiều do có vật liệu đệm cho vi sinh dính bám phát triển Quá trình ho t động ổn định không gián đo n như bể Aerotank Quá trình này c ng ít sinh bùn hơn Aerotank Hiệu quả xử lý c ng cao hơn rất nhiều Nước thải tiếp tục chảy vào thiết bị lắng đứng

 Thiết Bị Lắng Đứng

Nước thải được dẫn vào ống trung tâm nhằm phân phối đều trên toàn bộ mặt diện tích ngang ở đáy ống trung tâm Ống trung tâm ở thiết bị lắng được thiết kế sao cho nước khi ra khỏi ống trung tâm có vận tốc nước đi lên trong thiết bị chậm nhất (trong tr ng thái t nh , khi đó các bông cặn hình thành có t trọng đủ lớn thắng được vận tốc của dòng nước thải đi lên sẽ lắng xuống đáy thiết bị lắng Nước thải ra khỏi thiết bị lắng có nồng độ COD giảm 70-75%

Phần nước trong trên mặt từ thiết bị lắng đứng chảy qua bồn trung gian.Từ đây nước thải được bơm lên thiết bị lọc áp lực

 Thiết Bị Lọc Áp L c

Thiết bị lọc áp lực: có nhiệm vụ khử mùi, độ màu và lọc các t p chất còn l i trong nước thải sau quá trình lắng

Sau một thời gian làm việc, tổn thất áp lực trong bể lọc áp lực sẽ tăng cao, do

đó cần phải tiến hành rửa ngược Nước rửa ngược được sử dụng là nước thải ở bồn trung gian, nước rửa ngược được đưa trở l i bể điều hòa để tiếp tục xử lý một lần nữa Nước thải sau khi qua bể lọc áp lực sẽ tự chảy qua bể khử trùng vách ngăn

 Bể Chứa Bùn

Lắng bùn (tách nước ra khỏi bùn và định kỳ được h t chở đi đổ bỏ ở nơi quy định hoặc làm phân bón cho cây trồng Phần nước sau khi tách bùn sẽ được đưa trở l i bể điều hòa để tiếp tục xử lý

Nước thải giết mổ gia s c trong nước thường được xử lý bằng dây chuyền công nghệ kết hợp các quá trình cơ học, hóa-lý, sinh học Xử lý sinh học là giai

đo n chính để lo i các chất ô nhiễm hữu cơ và các chất dinh dưỡng chứa nitơ và photpho, trong đó thường tiến hành xử lý kỵ khí trước rồi xử lý hiếu khí sau Do nồng độ cao các chất hữu cơ và dinh dưỡng từ quá trình giết mổ, xử lý hiếu khí trực tiếp với lo i nước thải này được xem là rất tốn k m, nếu pha loãng thích hợp hoặc đứng sau xử lý hóa-lý hay xử lý kỵ khí sẽ cho hiệu quả xử lý tốt hơn

 Một số nghiên cứu tiêu biểu trong xử ý nước thải ò mổ:

Phương Nam và cộng sự (Nam et al., 2008) nghiên cứu xử lý nước thải giết

mổ gia s c pha loãng (190 – 560 mg/L bằng quá trình sinh học hiếu khí thể bám,

sử dụng giá thể là vật liệu polymer tổng hợp Sau xử lý hệ thống có thể đ t hiệu quả

lo i COD gần 90%, cho đầu ra đ t lo i B và xấp x lo i A theo theo TCVN5945:

2005 Tốc độ sục khí tốt nhất tìm thấy là 0,5 L/ph t, thời gian lưu giảm nhanh làm giảm đáng kể hiệu quả xử lý Đặc biệt, nồng độ sinh khối trong bể đã đ t đến giá trị 4,6 g/L theo SS; giá trị mà các hệ thống xử lý hiếu khí lơ lửng không thể đ t được

Tác giả Phương và cộng sự (Phuong et al., 2012) nghiên cứu kết hợp 2 lo i

vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí của quá trình nitrit hóa một phần/anammox trong cùng một bể phản ứng để xử lý nước thải lò mổ với (COD: 100-200 mg/L, amoni: 60-130 mg/L bằng 2 lo i giá thể dính bám poly acrylic và sợi bông tắm Kết quả cho thấy

mô hình ho t động hiệu quả với hiệu suất xử lý đ t 92% ở tải trọng 0,04 kg

N-NH4/m3 ngày và 87,8% ở tải trọng 0,14 kg N-NH4/m3 ngày

Nhằm giảm thiểu tác động của nước thải lò mổ, một vài phương pháp xử lý như: Keo tụ, sinh học, oxi hóa bậc cao đã được tiến hành (Bayar et al., 2011) cho thấy COD của nước thải lò mổ giảm đến 85% (từ 2170 mg/L xuống nhỏ hơn 300 mg/L bằng quá trình keo tụ điện hóa điện cực nhôm với mật độ dòng 1 mA/cm2

trong 30 phút (Bazrafshan et al., 2012) kết hợp keo tụ điện hóa với chất keo tụ PAC kết quả thu được rất đáng khích lệ COD và BOD5 của nước thải giảm đến hơn 99% với nồng độ PAC 100 mg/L, hiệu thế giửa 2 điện cực 40V trong 60 ph t Trở l i với biện pháp sinh học, (Rajakumar et al., 2011) nghiên cứu xử lý nước thải lò mổ bằng

xử lý kỵ khí với vật liệu lọc, hệ thống thích nghi trong 147 ngày, sau khi thích nghi kết quả xử lý chất ô nhiễm (COD và BOD5 đ t đến 78% với tải trọng 10.05 kg/m3/day trong 12 giờ Trong khi đó (Manjunath et al., 2000) kết hợp 2 quá trình

kỵ khí và tuyển nổi giảm hàm lượng COD nước thải trên 90% Nghiên cứu c ng cho thấy khi áp dụng một bậc ch có tuyển nổi hoặc kỵ khí ch giảm COD đến 50 và

70%

Từ đặc tính nước thải, các nghiên cứu tham khảo và đặc biệt yêu cầu đầu ra

xả thải là 0.5 mg/L (sunfua , 40 mg/L (tổng Nitơ , 150 mg/l (COD) cho nước thải công nghiệp (Cột B QCVN40:2011/BTNMT , không khó thấy rằng lo i nước thải này khó xử lý đ t yêu cầu (Sunfua và Nitơ bằng các công nghệ truyền thống hiện nay như keo tụ hoặc sinh học mà phải kết hợp với các phương pháp xử lý khác để giảm thiểu hàm lượng ô nhiễm Điều này không những làm chi phí xử lý tăng cao đồng thời khó vận hành bảo dưỡng Đây là bài toán cho đến nay vẫn chưa thể giải

quyết triệt để, vì vậy việc tìm ra một phương pháp đơn giản, kinh tế và hiệu quả hơn

có thể xử lý hoàn toàn hoặc một phần (tích hợp được với phương pháp khác nước thải lò mổ là một vấn đề rất được quan tâm

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật iệu và m hình nghiên cứu

2.1.1 Vi sinh vật

Vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter được cung cấp từ

Viện Vi sinh vật học ng dụng – Trường đ i học Quốc Gia Hà Nội Giống

Rhodobacter sp này đã phân lập và tuyển chọn t i các khu đầm nuôi thủy sản ở Cần

Giờ, thành phố Hồ Chí Minh

2.1.2 M i trường nh n nu i vi huẩn quang h p tía h ng ưu hu nh

Môi trường SA được sử dụng để nhân nuôi Rhodobacter sp

Kích thước bình: đường kính đáy 14 cm x chiều cao 35.5 cm

- T i nilon màu đen

- Thau nhựa có dung tích 5 lít

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Sơ đồ 2 1 Sơ đồ tổng quát các thí nghiệm 2.2.1 Thí nghiệm 1: Nh n nu i vi huẩn quang h p tía h ng ưu hu nh chi

Rhodobacter trong m i trường SA

Chủng Rhodobacter sp có thời gian thế hệ tương đối dài, chính vì vậy để

chuẩn bị giống c ng như quan sát đặc điểm của chung vi khuẩn này, ch ng tôi đã tiến hành nhân sinh khối vi khuẩn theo các điều kiện đã được các tác giả công bố

trước đây Chủng Rhodobacter sp được nuôi cấy trong môi trường SA ở điều kiện

t nh không sục khí dưới ánh sáng tự nhiên Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng của chủng vi khuẩn này là khoảng 28 – 30 , khoảng pH tối ưu là 6,5 – 7,5

Trong quá trình nhân nuôi vi khuẩn, ch ng tôi c ng đã tiến hành quan sát hình thái tế bào để đảm bảo hiểu rõ về chủng vi khuẩn đang nuôi

 Đặc điểm hình thái của vi khuẩn tía được xác định bằng phương pháp nhuộm Gram và soi dưới kính hiển vi

 Nguyên tắc nhuộm Gram: Vi khuẩn Gram (- bắt màu hồng của fuchsin, vi khuẩn Gram (+ bắt màu tím của violet

 Cách tiến hành: Dùng que cấy lấy mẫu, dàn trải mẫu trên lam kính sau đó cố định mẫu trên đèn cồn Tiến hành nhuộm bằng dung dịch tím tinh thể trong 1

ph t rồi rửa với nước cất, phủ dung dịch lugol trong 1 ph t, sau đó đổ bỏ dung dịch và rửa nhẹ bằng nước cất Tẩy cồn trong 15 – 20 giây và rửa l i bằng nước cất sau đó phủ dung dịch fuchsin lên lam kính trong 30 giây, đổ

bỏ dung dịch và rửa qua nước Dùng giấy thấm để thấm hoặc để khô tự nhiên Khảo sát hình thái tế bào và tính chất bắt màu của vi khuẩn tía dưới kính hiển vi với vật kính dầu

Lượng vi khuẩn nhân nuôi ở thí nghiệm này sẽ được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo

Kết quả mật độ tế bào khi nuôi cấy nhân sinh khối vi khuẩn được trình bày ở phần 3.1

2.2.2 Thí nghiệm 2: Xác định hả n ng sinh trưởng và phát triển của vi huẩn

quang h p tía h ng ưu hu nh chi Rhodobacter trong nước thải ò mổ

Để có thể ứng dụng vi khuẩn này trong xử lý nước thải lò mổ, vi khuẩn này phải thích ứng được các điều kiện về hóa lý của nước thải lò mổ Chính vì vậy,

ch ng tôi đã tiến hành thí nghiệm này nhằm tìm ra điều kiện thích hợp cho vi khuẩn phát triển

Rhodobacter sp là nhóm vi khuẩn kỵ khí và có khả năng quang hợp Chính

vì vậy môi trường nuôi cấy cần đảm bảo điều kiện kỵ khí và có ánh sáng Tuy nhiên, trong quá trình xử lý nước thải thực tế ở các lò mổ, điều kiện kinh tế xã hội

không thể đáp ứng được các yêu cầu nghiêm ngặt về sự phát triển của vi khuẩn này Chính vì vậy việc tìm ra một giải pháp trung gian giữa thực tr ng xử lý t i các lò

mổ và điều kiện sống của vi khuẩn này là cần thiết Trong thí nghiệm này ch ng tôi

sẽ khảo sát cả điều kiện được các nhà khoa học thừa nhận là tối ưu cho vi khuẩn (kỵ khí và có ánh sáng lẫn các điều kiện không thích hợp cho vi khuẩn (mặt thoáng, không ánh sáng Đồng thời, ch ng tôi c ng nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến khả năng phát triển của vi khuẩn theo thời gian

Thí nghiệm được bố trí với 21 nghiệm thức chia làm 3 nhóm như trong bảng 2.4

Bảng 2 4 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của t ệ giống, ánh sáng và h ng