KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN LẬP TÁC NHÂN CHÍNH TẠO HIỆU QUẢ XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI TẬP TRUNG KHU CÔNG NGHIỆP TRẢNG BÀNG TÂY NINH

Từ mẫu bùn hoạt tính ở bể Aerotank trong hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Trảng Bàng – Tây Ninh đã phân lập được 10 chủng vi sinh vật gồm 6 chủng là trực khuẩn gram dươ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN LẬP TÁC NHÂN CHÍNH TẠO HIỆU QUẢ XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẬP TRUNG KHU CÔNG

NGHIỆP TRẢNG BÀNG - TÂY NINH

KS TRẦN MINH TÂN

Tháng 07/2012

i

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn:

Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm TP HCM, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tại trường

PGS.TS Lê Đình Đôn đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để tôi thực hiện tốt khóa luận tốt nghiệp tại Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

ThS Nguyễn Cửu Tuệ, ThS Võ Minh Sang, KS Trần Minh Tân đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian thực tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này

Ban giám đốc và các anh chị nhân viên nhà máy xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Trảng Bàng - Tây Ninh đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn trong khoảng thời gian tôi thực tập tại đơn vị

Các bạn lớp DH08SH đã luôn bên tôi, giúp đỡ, động viên, chia sẻ cùng tôi trong thời gian thực tập cũng như trong suốt những năm học vừa qua

Cha mẹ, bậc sinh thành đã sinh ra và nuôi dưỡng tôi, các anh chị em trong gia đình luôn quan tâm, ủng hộ tôi học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này

Mai Thị Hồng Diễm

ii

TÓM TẮT

Bùn hoạt tính đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải Thành phần và sự

đa dạng của quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính ảnh hưởng lớn đến hiệu quả và

sự ổn định của quá trình xử lý nước thải Trên cơ sở tham khảo, kế thừa các nghiên cứu trước đề tài “Khảo sát, đánh giá và phân lập tác nhân chính tạo hiệu quả xử lý sinh học hiếu khí trong hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Trảng Bàng - Tây Ninh” đã được thực hiện

Công nghệ xử lý chính trong hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Trảng Bàng – Tây Ninh bao gồm quá trình xử lý hóa lý nhằm xử lý màu và cặn lơ lửng trong giai đọan xử lý bậc I Tiếp theo, giai đoạn xử lý bậc II - xử lý sinh học áp dụng công nghệ bùn họat tính để khử chất hữu cơ, và cuối cùng là công đoạn khử màu trước khi xả ra hồ Trong hệ thống này, giai đoạn xử lý sinh học

xử lý chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải vượt trội hơn 2 giai đoạn còn lại Hiệu suất

xử lý BOD5 và COD ở giai đoạn sinh học lần lượt là 82,9 % và 83,4% Các chỉ tiêu BOD5, COD, SS đầu ra đạt tiêu chuẩn cột A của QCVN 40: 201/BTNMT

Từ mẫu bùn hoạt tính ở bể Aerotank trong hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Trảng Bàng – Tây Ninh đã phân lập được 10 chủng vi sinh vật gồm

6 chủng là trực khuẩn gram dương (trong đó chủng A4 chiếm ưu thế nhất về mật số, chọn chủng này để khảo sát kiểm chứng hiệu quả xử lý nước thải) và 4 chủng nấm men Bước đầu đã có kết quả phản ứng sinh hóa của các chủng VSV này

Thực hiện thí nghiệm kiểm chứng hiệu quả xử lý nước thải chủng A4 đã phân lập được theo 5 nghiệm thức Kết quả thí nghiệm chứng minh chủng A4 có hiệu quả

xử lý sinh học cao, hiệu suất xử lý BOD5 đạt 88,7%, COD đạt 93,5% Đồng thời kết hợp chủng A4 với bùn hoạt tính hiện hữu (từ bể Aerotank) cho hiệu quả xử lý chất hữu cơ tốt nhất, xử lý BOD5 đạt 94,2% và COD đạt 94,9%

iii

SUMMARY

The activated sludge plays significant role in wastewater treatment engineering The composition and the diversity of the microorganism populations in activated sludge greatly affects the stability and performance of the process Based on the previous researches, "Survey, assessment and isolation of the main factors in an effective biological aerobic treatment of the centralized wastewater treatment plant

of Trang Bang industrial zone in Tay Ninh province" has been studied

Main treatment technology in the centralized wastewater treatment system of Trang Bang industrial zone in Tay Ninh province includes chemical treatment period

to treat color and suspended solids in level I processing period Next, the level II - biological treatment stage applies activated sludge technology to remove organic Finally, the color removal before discharge into the complete lake In this system, the biological treatment stage has more efficient than the firsts tages and the advance statesin processing pollutant organic in wastewater This process efficiency is 82.9%

of BOD 5, respectively and 83.4% of COD The output of BOD5, COD, SS reachs standard A of QCVN 40: 201/BTNMT

From the activated sludge of Aerotank in the centralized wastewater treatment system of Trang Bang industrial zone, it was isolated ten strains of microorganisms, consists of six strains bacilli, gram positive, (A4 is the most dominant strain) and 4 yeast strains After that, it continutes to select strain A4 to examine the performance

of wastewater treatment The biochemical reactions of this microorganisms are identified initially

To experiment done to verify performance of wastewater treatment for A4 consists 5 steps The experimental results demonstrate the high effective of A4 bioremediation, processing performance reaches 88.7% of BOD, respectively, and 93.5% of COD Besides it associated A4 with existing activated sludge (from aerotank of wastewater treatment) obtained the best performance, as follows: 94.2%

of BOD and 94.9% of COD

iv

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

SUMMARY iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Yêu cầu của đề tài 1

1.3 Nội dung 1

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1.1 Tổng quan về nước thải KCN Trảng Bàng 3

2.1.1.1 Nguồn gốc nước thải KCN Trảng Bàng 3

2.1.1.2 Lưu lượng nước thải KCN Trảng Bàng 3

2.1.1.3 Thành phần nước thải KCN Trảng Bàng 6

2.1.2 Hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN Trảng Bàng 8

2.1.2.1 Hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN Trảng Bàng 8

2.1.2.2 Các hạng mục chính trong NMXLNTTT KCN Trảng Bàng 10

2.2 Giới thiệu về bùn hoạt tính 11

2.2.1 Bùn hoạt tính 11

2.2.2 Lịch sử phát triển của quá trình bùn hoạt tính 11

2.2.3 Quá trình hình thành bùn hoạt tính 11

2.2.4 Quần thể VSV trong bùn hoạt tính 12

2.2.4.1 Vi khuẩn trong bùn hoạt tính 12

2.2.4.2 Nấm trong bùn hoạt tính 13

2.2.4.3 Động vật nguyên sinh trong bùn hoạt tính 14

2.3 Các nghiên cứu về thành phần vi sinh vật trong bùn hoạt tính 14

2.3.1 Các nghiên cứu trên thế giới 14

2.3.2 Các nghiên cứu trong nước 15

v

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 15

3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài 16

3.2 Vật liệu nghiên cứu 16

3.2.1 Vật liệu nghiên cứu 16

3.2.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 16

3.2.3 Môi trường sử dụng 17

3.3 Phương pháp nghiên cứu 17

3.3.1 Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải qua các giai đoạn xử lý 17

3.3.2 Phương pháp phân lập chủng vi sinh vật hiếu khí trong bể Aerotank 17

3.3.3 Khảo sát đặc điểm sinh học của VSV phân lập được 18

3.3.3.1 Quan sát hình thái VSV phân lập được dưới kính hiển vi 18

3.3.3.2 Khảo sát các phản ứng sinh hoá của các chủng VSV phân lập được 18

3.3.4 Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của chủng VSV chiếm ưu thế 19

3.3.4.1 Tăng sinh chủng vi khuẩn 19

3.3.4.2 Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của chủng VSV chiếm ưu thế 19

3.3.5 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 19

3.3.5.1 Phương pháp xác định hàm lượng BOD5 20

3.3.5.2 Phương pháp xác định hàm lượng COD 20

3.3.6 Phương pháp xử lý số liệu 21

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

4.1 Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý nước thải ở nhà máy 22

4.1.1 Hiệu suất xử lý chất hữu cơ 22

4.1.2 Hiệu suất xử lý SS 23

4.1.3 Hiệu suất xử lý độ màu 24

4.2 Kết quả phân lập vi sinh vật hiếu khí có trong bùn hoạt tính 24

4.2.1 Điều kiện chất lượng bùn trung bình 24

4.2.2 Điều kiện chất lượng bùn kém 25

4.3 Đặc điếm hình thái của các chủng VSV hiếu khí đã phân lập được 27

4.4 Khảo sát các đặc điểm sinh hóa của các chủng VSV đã phân lập được 28

4.5 Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của chủng A4 đã phân lập 30

4.5.1 Kết quả đánh giá chỉ tiêu màu và mùi 31

4.5.2 Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý BOD5 31

4.5.3 Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý COD 32

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 33

vi

5.1 Kết luận 345.2 Đề nghị 34TÀI LIỆU THAM KHẢO 34PHỤ LỤC

vii

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

A4 Chủng vi khuẩn chiếm ưu thế nhất đã phân lập được

BOD Biochemical Oxygen Demand -Nhu cầu oxy sinh học

COD Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hoá học

DO Dissolved Oxygen - Nồng độ oxy hoà tan

MR Thử nghiệm sinh hóa methyl red

NMXLNTTT Nhà máy xử lý nước thải tập trung

NT Nghiệm thức

NTSH Nước thải sinh hoạt

NTSX Nước thải sản xuất

ONPG O- nitrophenyl-D-galactopyranoside

PCA Môi trường plate count agar

SBR Sequence batch reactor - Thiết bị phản ứng sinh học dạng mẻ SPW Saline Pepton Water - Dung dịch nước muối pepton

SS Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TSB Môi trường tryticase soya broth

VP Thử nghiệm sinh hóa Voges-Proskauer

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Tổng hợp lưu lượng nước thải và diện tích các nhà máy trong KCN 4

Bảng 2.2 Các thông số ô nhiễm đặc trưng của các loại hình sản xuất trong KCN 7

Bảng 2.3 Các hạng mục chính của hệ thống xử lý nước thải KCN 10

Bảng 2.4 Một số giống vi khuẩn chính có trong bùn hoạt tính 13

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu ô nhiễm của mẫu nước thải 16

Bảng 3.2 Thành phần của các NT trong thí nghiệm 19

Bảng 4.1 Số lượng vi sinh vật trong lần phân lập thứ nhất 24

Bảng 4.2 Hình thái khuẩn lạc trên đĩa môi trường PCA (lần phân lập thứ nhất) 25

Bảng 4.3 Số lượng khuẩn lạc trong lần phân lập thứ hai 25

Bảng 4.4 Hình thái khuẩn lạc trên đĩa môi trường PCA (lần phân lập thứ hai) 26

Bảng 4.5 Hình thái các chủng vi khuẩn phân lập trong bùn hoạt tính 27

Bảng 4.6 Hình thái các chủng nấm men phân lập trong bùn 27

Bảng 4.7 Kết quả thử sinh hóa với bộ kit IDS 14 GNR 28

Bảng 4.8 Kết quả thử sinh hóa (môi trường chuẩn bị trong phòng thí nghiệm) 29

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Sơ đồ HTXLNTTT KCN Trảng Bàng 8

Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý chất hữu cơ qua các giai đoạn xử lý 22

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý SS qua các giai đoạn xử lý 23

Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý độ màu qua các giai đoạn xử lý 24

Hình 4.4 Thành phần vi sinh vật có trong bùn hoạt tính ở lần phân lập thứ nhất 25

Hình 4.5 Thành phần vi sinh vật có trong bùn hoạt tính ở lần phân lập thứ hai 26

Hình 4.6 Đặc điểm hình thái của các chủng VSV phân lập trong bùn hoạt tính…… 28

Hình 4.7 Kết quả sinh hóa của các chủng VSV phân lập trong bùn hoạt tính………30

Hình 4.8 Sự thay đổi của màu sắc nước ……….31 Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý BOD5 của các NT qua 5 ngày thí nghiệm 31

Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của các NT qua 5 ngày thí nghiệm 32

Ô nhiễm môi trường từ các KCN ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái tự nhiên Đặc biệt, nước thải không qua xử lý của các KCN xả thải trực tiếp vào môi trường gây thiệt hại lớn cho sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản tại các khu vực lân cận Chính vì vậy, các KCN đi vào hoạt động phải có hệ thống xử lý nước thải tập trung hiện đại, công suất cao giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Hiện nay, nước thải được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp cơ học, hóa lý, sinh học Trong đó phương pháp sinh học bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí đóng vai trò rất quan trọng Công nghệ này dựa trên sự hoạt động của hệ VSV Thành phần và sự đa dạng của quần thể VSV trong bùn hoạt tính ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả và sự ổn định trong quá trình xử lý nước thải Việc nghiên cứu cấu trúc và thành phần của quần thể VSV trong bùn hoạt tính rất quan trọng, đã được nghiên cứu từ lâu Trên cơ sở tham khảo, kế thừa các nghiên cứu trước, đề tài “Khảo sát, đánh giá và phân lập tác nhân chính tạo hiệu quả xử lý sinh học trong hệ thống xử

lý nước thải tập trung khu công nghiệp Trảng Bàng - Tây Ninh” được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm ở Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường - Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

1.2 Yêu cầu của đề tài

Phân lập thành phần VSV và khảo sát kiểm chứng hiệu quả xử lý nước thải chủng VSV chiếm ưu thế có trong bùn hoạt tính ở bể Aerotank trong HTXLNTTT KCN Trảng Bàng - Tây Ninh

2

1.3 Nội dung

Khảo sát, tìm hiểu HTXLNTTT KCN Trảng Bàng - Tây Ninh

Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải ở giai đoạn xử lý sinh học so với các giai đoạn

xử lý hóa lý, xử lý hóa học bậc cao trong HTXLNTTT KCN Trảng Bàng – Tây Ninh Phân lập, xác định các chủng VSV có trong bùn hoạt tính ở bể Aerotank

Đánh giá khả năng, hiệu quả xử lý nước thải của chủng VSV chiếm ưu thế nhất

đã phân lập được

Nước thải của các ngành công nghiệp chia thành 2 nhóm chính là nước thải sinh

ra từ các nhà máy thuộc lĩnh vực ít phát sinh nước thải: công nghiệp điện tử, cơ khí và các ngành phát sinh tải lượng ô nhiễm cao: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp giấy, công nghiệp dệt nhuộm

2.1.1.2 Lưu lượng nước thải KCN Trảng Bàng

Qua số liệu khảo sát tính toán thực tế về số lượng nước sinh hoạt và lượng nước thải sản xuất của các doanh nghiệp, kết hợp số liệu về diện tích, tính chất sản xuất và sản phẩm, theo tiêu chuẩn của Bộ Xây dựng ban hành theo từng ngành nghề cụ thể, và căn cứ vào tài liệu báo cáo đánh giá tác động môi trường “Dự án khả thi xây dựng và kinh doanh hệ thống hạ tầng kỹ thuật KCN Trảng Bàng Năm 1998 và năm 2004” thì lưu lượng nước cấp đối với công nghiệp sản xuất rượu bia, sữa, đồ hộp, chế biến thực phẩm, giấy, dệt: 45 m3/ha/ngày; lưu lượng nước cấp đối với các ngành công nghiệp khác: 22 m3/ha/ngày

Tiêu chuẩn thoát nước lấy bằng 80% tiêu chuẩn cấp nước sản xuất và sinh hoạt (Áp dụng tiêu chuẩn TCXD 33 – 2006)

Qua bảng tổng hợp lưu lượng và diện tích các nhà máy trong khu công nghiệp, khi các nhà máy xí nghiệp điền đầy vào KCN sẽ phát thải ra khoảng 15000 m3 nước thải/ngày đêm Công suất nước thải của các nhà máy đang hoạt động là 4.192 m3/ngày Các nhà máy đã đăng ký chưa có kế hoạch sản xuất cụ thể Do đó quy mô nhà máy là 5.000 m3/ngày đêm để thực hiện ở giai đoạn 1 Nhà máy phải thiết kế sao cho dễ dàng tăng được công suất đến 15.000 m3/ngày hoặc hơn trong tương lai với chi phí hợp lý

4

Bảng 2.1 Tổng hợp lưu lượng nước thải và diện tích các nhà máy trong KCN

Diện tích thuê (m2)

Lượng nước thải (m3)

1 Cty TNHH KT DER-JIN (VN) Linh kiện điện tử 15.600 160

3 Cty TNHH HIGHSTONE (VN) Đồ dùng nhà bếp 8.000 60

6 Cty TNHH chế biến gỗ Triều Sơn Đồ gỗ gia dụng 20.049 33

7 Cty TNHH công nghiệp Đài Tường Hàng gia dụng từ

gỗ, nhựa, cao su, nhôm

8 Cty TNHH công nghiệp Hoàng Đạt Hàng gia dụng từ

sắt, nhôm, kính nhựa 33.004 149

22 Cty TNHH dệt may Hưng Thái Dệt nhuộm 10.000 320

28 Cty TNHH cơ giới Trọng Nguyên Khuôn vỏ ruột xe 8.096 36

29 Cty TNHH dụng cụ thể thao Kiều

Minh

Bóng thể thao

33 Cty TNHH Phong Hòa Phôi vàng, phôi bạc,

34 Cty Tre gia dụng xuất khẩu Long

Tre

Hàng gia dụng từ mây tre, gỗ, sắt 32.890 14

38 Cty TNHH Phú Cơ Dụng cụ cơ khí, linh

kiện rập khuôn nhựa 15.084 193

5

Bảng 2.1(tt) Tổng hợp lưu lượng và diện tích các nhà máy trong KCN

Diện tích thuê (m2)

Lượng nước thải (m3)

39 Cty TNHH Heavy Hitter Dụng cụ cơ khí, linh

kiện rập khuôn nhựa

40 Cty TNHH sắt thép Trinh Tường Thép cuộn, đinh ốc 18.328 22

41 Cty TNHH Lucidau Jewelry Nữ trang, đồ trang

sức

44 Cty XNK bao bì Trảng Bàng Bao bì giấy, các sản

phẩm nhựa

47 Cty TNHH Li-Yeun Garment Chất ổn định dạng

3 Cty TNHH quốc tế cảng Thái

Nguyên

2 Cty TNHH cao su Cát Lợi An SX vỏ ruột xe 38.215 25

4 Cty cổ phần bánh kẹo Vinabico SX bánh kẹo 16.850 123

5 DN tư nhân dệt Phước Thịnh Dệt nhuộm 27.250 2022

(Công ty Cổ phần Phát triển Hạ tầng KCN Tây Ninh, 2007)

6

2.1.1.3 Thành phần nước thải KCN Trảng Bàng

Do khu công nghiệp có nhiều loại hình sản xuất khác nhau nên tính chất và thành phần nước thải rất khác nhau Nếu nước thải không được xử lý cục bộ mà chảy chung vào đường cống thoát nước sẽ gây hư hại đường ống, cống thoát nước Thành phần, tính chất, nồng độ các chất bẩn trong hỗn hợp nước thải có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của các công trình xử lý sinh học trong hệ thống xử lý nước thải và chất lượng nước thải đầu ra sau xử lý

Thành phần nước thải của các ngành công nghiệp trong khu công nghiệp Trảng Bàng - Tây Ninh như sau

Ngành công nghiệp điện, điện tử và cơ khí: nước thải loại này chứa nhiều chất độc hại: dung môi của sơn, các chất amol, phenol, xyanua, NOx, các acid, các hợp chất của phospho, lưu huỳnh, kim loại nặng và các hợp chất vô cơ không tan trong nước Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm: nước thải của loại hình này có hàm lượng BOD5, COD rất cao, màu đậm đặc, mùi rất hôi Lượng nước thải này có lưu lượng lớn, thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ ở dạng lơ lửng và hòa tan trong nước

có khả năng phân hủy sinh học Ngoài ra trong nước thải còn chứa phenol, các dung môi khử trùng, chất tẩy và bảo quản, nhiểu trường hợp nước thải có môi trường kiềm Ngành công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng: tập trung các ngành may mặc, ngành nhựa Chủ yếu là NTSH vì số lượng công nhân khá cao NTSX có mùi khó chịu, hàm lượng chất rắn lơ lửng (sợi vải), màu từ sản phẩm may mặc

Ngành dệt nhuộm: nước thải của loại này có độ kiềm, độ màu cao, hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ khó phân hủy cao Các tạp chất tách ra từ vải sợi như: dầu mỡ, hợp chất chứa N, pectin, các chất bụi bẩn Các hóa chất sử dụng trong công nghệ sản xuất như: hồ tinh bột, H2SO4, NaOH, NaOCl Các loại thuốc nhuộm, các chất trợ thấm, chất cầm máu và các chất tẩy giặt

Khu điều hành, dịch vụ: chủ yếu là NTSH có hàm lượng BOD5 và cặn bẩn

BOD, COD, SS, tổng P, tổng N, Coliform

Các chế phẩm sinh học

BOD, COD, SS, tổng P, tổng N, dung môi hữu cơ

BOD, COD, SS, N, P BOD, COD, SS, tổng P, tổng N, dung môi hữu cơ, chất hoạt động bề mặt

Sản xuất các

vật liệu mới

Từ nguyên liệu kim

Sản xuất pha chế hóa chất

Kim loại nặng, SS, dung môi hữu cơ

Nhiều loại hóa chất

Sản xuất đá Granite Khoáng, SS, dầu mỡ

Sản xuất giấy Sản xuất giấy, bột giấy

BOD, COD, SS, độ màu cao (dịch đen lignin, Natri sulfate liên kết CHC trong kiềm, NaOH, Na2S)

Sản xuất hàng

tiêu dùng

Ngành may mặc, ngành nhựa

Chủ yếu NTSH, mùi khó chịu, hàm lƣợng chất rắn lơ lửng (sợi vải), màu từ sản phẩm may mặc

Công nghiệp

dệt, nhuộm

Độ kiềm cao, độ màu, hàm lƣợng CHC

và SS cao, các loại thuốc nhuộm, chất cầm màu và chất tẩy giặt

NƯỚC THẢI TỪ KCN VÀO

BƠM NƯỚC THẢI

HỒ HOÀN THIỆN

BƠM BÙN

BỂ NÉN BÙN

MÁY ÉP BÙN

BƠM BÙN BỒN

Ử MÀ

BƠ

M

ĐẠT TCVN 5945-2005 (CỘT A)

BƠM BÙN

Đường dẫn nước thải Đường dẫn hóa chất Đường cấp khí Đường dẫn bùn

9

Công nghệ xử lý chính của HTXLNTTT KCN Trảng Bàng – Tây Ninh bao gồm quá trình keo tụ - tạo bông - lắng nhằm xử lý màu và cặn lơ lửng trong giai đọan xử lý bậc I Tiếp theo, giai đoạn xử lý bậc II - xử lý sinh học áp dụng công nghệ bùn họat tính để khử chất hữu cơ, và cuối cùng là công đoạn xử lý hóa học bậc cao, khử màu trước khi xả ra hồ ới nước mưa trước khi ra kênh tiếp nhận Hoạt động của hệ thống xử lý nước thải này có thể tóm tắt như sau

Bước 1 là thu gom nước thải, tách rác, dầu mỡ, điều hoà lưu lượng và nồng độ

nước thải đầu vào Nước thải từ quá trình sản xuất theo hệ thống đường ống được dẫn

về bể gom Trước khi vào bể gom, nước thải đi qua thiết bị lược rác thô để loại bỏ rác thô có kích thước > 15 mm (vỏ nguyên liệu, sợi, nylon) để không ảnh hưởng tới các bước xử lý tiếp theo Trước khi nước thải được bơm sang bể tách dầu mỡ, các tạp chất trong nước thải có kích thước lớn hơn 2 mm sẽ được loại bỏ ra ngoài nhờ thiết bị tách rác tinh

Bể điều hoà còn có chức năng điều hoà lưu lượng và ổn định nồng độ nước thải

Bước 2 là xử lý COD, BOD5, độ màu bằng công đoạn hóa lý Trong trường hợp nước thải từ các nhà máy xí nghiệp trong KCN gặp sự cố như: nồng độ các chất vượt quá tiêu chuẩn 5945 - 1995 cột C, nước thải có chứa các chất độc hại như kim loại nặng, thuốc trừ sâu, nước thải dệt nhuộm chưa được xử lý sơ bộ, các hợp chất khó phân huỷ sinh học thì bắt buộc phải qua hệ thống xử lý hoá lý trước để loại bỏ các yếu

tố vừa nếu trước khi vào bước xử lý sinh học Tại ngăn 1, lắp máy khuấy trộn vận tốc nhanh để khuấy trộn đều hoá chất với nước thải, điều chỉnh pH bằng acid hoặc kiềm

để tạo môi trường pH thích hợp cho phản ứng keo tụ và bổ sung phèn theo lưu lượng nước thải Sau phản ứng keo tụ, nước thải sẽ tự chảy vào ngăn khuấy trộn 2 Tại ngăn

2, lắp máy khuấy trộn vận tốc chậm Polymer được bổ sung vào để tăng khả năng

trình đông tụ) Sau đó nước thải được phân phối vào bể lắng

Bước 3, COD và BOD5 được xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí, có bổ sung chất dinh dưỡng cho nước thải đạt điều kiện tối ưu để vi sinh vật phát triển Nước thải được trộn đều với bùn hoạt tính bằng hệ thống phân phối khí dạng bọt mịn được lắp đặt dưới đáy bể Aerotank Trong bể này xảy ra các phản ứng sinh hóa: vi sinh vật hiếu khí (bùn hoạt tính) sử dụng oxy để oxy hóa thức ăn (các chất ô nhiễm trong nướcthải) và dinh dưỡng thành CO2 và nước và một phần tổng hợp thành tế vi sinh vật mới

Bước 4 là bổ sung hóa chất để khử trùng nước thải đạt tiêu chuẩn vi sinh cho

phép

4 2O2 Tiếp tục xử

lý hoàn thiện nhờ vào khả năng lưu chứa của hồ điều hòa

Bước 5 là xử lý bùn thải Bùn dư trong quá trình xử lý được nén trọng lực nhằm giảm độ ẩm, kế tiếp là tách nước nhờ máy ly tâm trước khi đem thải bỏ

Phương án thiết kế này được vận hành theo nhiều cách khác nhau tuỳ thuộc vào lưu lượng và tính chất nước thải đầu vào Thiết kế đảm bảo được tính linh hoạt và khoa học của hệ thống trong quá trình vận hành có tính tương thích cao khi kết nối với

11

lượng flowmeter, pH, DO, đo mức của nước thải), các thiết bị trong phòng thí nghiệm (máy đo pH, DO, COD, BOD, N, P, độ màu), hệ thống đường ống công nghệ, hệ thống điện động lực

2.2 Giới thiệu về bùn hoạt tính

2.2.1 Bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là tập hợp các VSV khác nhau có mặt trong nước thải, chủ yếu là

vi khuẩn, kết lại thành dạng hạt bông Màu sắc của các bông cặn thường là màu vàng nâu Các bông cặn có kích thước từ 3 - 150 μm và có khả năng hấp thu, phân hủy chất hữu cơ Thành phần bùn hoạt tính gồm có 70% là cơ thể vi sinh vật sống và 30% là các chất có bản chất là chất vô cơ (Lê Gia Hy và Khuất Hữu Thanh, 2010) Bùn hoạt tính lắng xuống là “bùn già”, hoạt tính giảm Nếu được hoạt hóa (trong môi trường thích hợp

có sục khí) sẽ sinh trưởng trở lại và hoạt tính được phục hồi

2.2.2 Lịch sử phát triển của quá trình bùn hoạt tính

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí - bùn hoạt tính ngày nay đã trở nên rất phổ biến và quen thuộc Người đi tiên phong cho phương pháp này là tiến sĩ Angus Smith Vào cuối thế kỉ 19, ông đã nghiên cứu việc làm thoáng khí tạo điều kiện oxy hoá chất hữu cơ, giảm ô nhiễm trong nước thải Và từ đó, có rất nhiều nghiên cứu

về vấn đề này Năm 1910, Black và Phelps thấy rằng có thể làm giảm ô nhiễm nước thải đáng kể bằng cách sục khí Năm 1912, 1913, Clark và Gage thực hiện thí nghiệm

và thấy rằng nước thải được làm thoáng, cùng với việc nuôi cấy vi sinh trong các bình, các hồ được che một phần bằng các máng che cách nhau 25 mm sẽ tăng khả năng làm sạch nước Dựa vào kết quả của công trình nghiên cứu này, Tiến sĩ G.J Flower đại học Manchester, Anh thực hiện một số thí nghiệm tương tự Trong suốt quá trình thí nghiệm tại viện nghiên cứu nước thải Manchester, Arden và Lockett phát hiện rằng bùn đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý nước thải bằng cách sục khí Công trình nghiên cứu này được tuyên bố vào ngày 3/5/1914 Hai ông đặt tên cho quá trình này là quá trình bùn hoạt tính

2.2.3 Quá trình hình thành bùn hoạt tính

Ngoại trừ các loại nước thải của các nhà máy hóa chất chứa nhiều chất độc hại cho vi sinh vật còn lại các loại nước thải công nghiệp thực phẩm thường chứa nhiều chất hữu cơ thuận lợi cho VSV trong nước phát triển Chúng sử dụng các thành phần này để nhận năng lượng và nhận các chất xây dựng nên cơ thể chúng

12

Trong nước thải, sau một thời gian làm quen, các tế bào VSV bắt đầu tăng trưởng, sinh sản và phát triển Các tế bào VSV sẽ dính vào các hạt chất rắn lơ lửng khó lắng này và phát triển thành các hạt bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn nước và lớn dần lên do hấp phụ nhiều hạt chất lơ lửng nhỏ khác Các hạt bông cặn này nếu được thổi khí và khuấy đảo sẽ lơ lửng trong nước và lớn dần lên

do hấp phụ các chất nhiều hạt chất rắn lơ lửng nhỏ, tế bào VSV, nguyên sinh động vật

và các chất độc Những hạt bông này nếu ngừng thổi khí hoặc các chất hữu cơ làm các chất dinh dưỡng cho VSV trong nước cạn kiệt, chúng sẽ lắng xuống đáy bể hoặc hồ thành bùn, bùn này gọi là bùn hoạt tính Kết quả là nước sáng màu, giảm lượng ô nhiễm, các chất huyền phù lắng xuống cùng với bùn và nước được làm sạch (Lương Đức Phẩm, 2007)

2.2.4 Quần thể VSV trong bùn hoạt tính

Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải, các nhóm VSV trong bùn sẽ khác nhau Chỉ có những nhóm VSV có khả năng thích nghi tốt với điều kiện sống mới có thể sống và phát triển Loài chiếm ưu thế trong quần thể VSV trong bùn thường thay đổi do sự thay đổi các yếu tố môi trường Thành phần và sự đa dạng của quần thể VSV trong bùn hoạt tính ảnh hưởng đến hiệu quả và sự ổn định của quá trình

xử lý nước thải Như vậy việc nghiên cứu cấu trúc quần thể VSV trong hệ thống xử lý nước thải rất quan trọng để hiểu rõ hơn về chức năng và hiệu quả xử lý nước thải (Kwon và ctv, 2010)

2.2.4.1 Vi khuẩn trong bùn hoạt tính

Trong các bể xử lý sinh học các vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải, số lượng dao động vào khoảng 108- 1012/mg chất khô Hơn 300 chủng vi khuẩn phát triển trong bùn hoạt tính Chúng chịu trách nhiệm cho việc oxi hóa chất hữu cơ và chuyển hóa chất dinh dưỡng để lấy năng lượng tổng hợp thành tế bào vi khuẩn mới Vi khuẩn trong bể bùn

hoạt tính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium,

Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, Bacillus, Alcaligenes, Corynebacterum, Comomonas, Brevibacterium và Acinettobacterium

Ngoài ra trong bùn hoạt tính còn có một số vi khuẩn tự dưỡng Vi khuẩn phản nitrate hóa tham gia quá trình chuyển hóa NH3 thành N2 là Nitrosomonas và

Nitrobacter, Acinetobacter, Hyphomicrobiun, Thiobacilus (Wagner và Loy, 2002)

13

Trong bùn hoạt tính còn có các loại vi khuẩn hình sợi như Sphaerotilus,

Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum Những công trình nghiên cứu của

Eikelboom (1975) và Van Buijen (1981) đã tạo tiền đề phát triển phương pháp phân lập và định danh những vi khuẩn này Khoảng 25 - 30 loại vi khuẩn sợi chịu trách nhiệm cho việc bung bùn Một điều tra về bung bùn trong nhà máy có hệ thống xử lý bùn hoạt tính ở Mỹ cho thấy cho thấy khoảng 15 loại vi sinh vật chịu trách nhiệm xử

lý trong đó có vai trò chủ yếu là Norcadia type 1710 (Jenkins và Richard, 1985)

Bảng 2.4 Một số giống vi khuẩn chính có trong bùn hoạt tính

và khử nitrate

12 Nitrococus denitrificans Khử nitrate thành N2

13 Thiobaccillus denitrificans Khử nitrate thành N2

Geotrichum, Penicilium, Cephalosporium và Alternaria, Sacharomyces, Candia

14

2.2.4.3 Động vật nguyên sinh trong bùn hoạt tính

Là VSV chủ yếu ăn vi khuẩn trong bùn hoạt tính cũng như trong môi trường nước tự nhiên, tăng cường loại bỏ vi khuẩn gây bệnh, làm đậm đặc màng nhầy nhưng lại làm xốp khối bùn, kích thích vi sinh vật tiết ra enzyme ngoại bào để phân hủy chất hữu cơ nhiễm bẩn và làm kết lắng bùn nhanh, điều chỉnh loài và tuổi cho quần thể vi sinh vật trong bùn, giữ cho bùn luôn hoạt động ở điều kiện tối ưu Việc săn bắt vi khuẩn của động vật nguyên sinh có thể giảm đáng kể khi có cadmium Trong bùn hoạt

tính thấy có đại diện của bốn lớp protozoa: Sarcodina, Mastgophora, Cliata và

Suctoria Hay gặp nhất là giống Amoeba thuộc lớp Sarcodina

2.3 Các nghiên cứu về thành phần vi sinh vật trong bùn hoạt tính

2.3.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Bux và ctv (1994) đã tiến hành một cuộc khảo sát thành phần VSV hiện diện trong mẫu bùn hoạt tính của 10 hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính Kết quả phân lập được: vi khuẩn, vi khuẩn dạng sợi, nấm, nấm men, tảo và động vật nguyên sinh Vi khuẩn, nấm và nấm men được phân lập trên các môi trường tương ứng là thạch casitone glycerol yeast extract, thạch rose bengal chloramphenicol và yeast malt extract 22 chi vi khuẩn khác nhau được phân lập và xác định, chủ yếu là vi khuẩn

gram dương, hình que thuộc chi Bacillus Vi khuẩn hình thành bào tử chiếm ưu thế hơn vi khuẩn không hình thành bào tử Microthrix parvicella là vi khuẩn sợi phổ biến

nhất được phát hiện trong các mẫu bùn hoạt tính khảo sát Nấm và nấm men chiếm mật độ thấp trong quần thể VSV phân lập được trong bùn hoạt tính Động vật nguyên

sinh đại diện với các chi phổ biến nhất là Paramecium và Euplotes spp

Sharifi và ctv (2001) đã phân lập 20 chủng vi sinh vật trong bùn hoạt tính.Trong

đó có 18 chủng là trực khuẩn gram âm, 2 chủng là cầu khuẩn gram dương Sau khi tiến hành các phản ứng sinh hóa và so sánh kết kết quả với bảng phân loại Bergey cho thấy

rằng có mười chủng được xác định thuộc chi Flavobacterium (tỷ lệ phần trăm tương đồng cao với Flavobacterium aquatile) và ba chủng được xác định thuộc chi

Alcaligenes (tỉ lệ tương đồng cao với Alcaligenes faecalis ) và 4 chủng trực khuẩn

gram âm khác được xác định thuộc chi Pseudomonas (tỷ lệ phần trăm tương đồng cao với Pseudomonas stutzeri, nhiều hơn so với các loài khác của chi Pseudomonas) Hai chủng cầu khuẩn gram dương được xác định là chi của Micrococcus (tỷ lệ phần trăm tương đồng cao với Micrococcus luteu, nhiều hơn so với các loài khác trong chi)

15

Năm 2002, Lin và ctv đã có nghiên cứu về cấu trúc quần thể VSV và sự tăng sinh khối của chúng cho việc loại bỏ phospho trong quá trình bùn hoạt tính SBR Các chủng VSV chiếm ưu thế trong hệ thống SBR được phân lập dựa trên màu sắc, hình dạng và kích cỡ của khuẩn lạc trên môi trường nuôi cấy Việc phân lập vi sinh vật từ các hệ thống SBR được thực hiện bằng cách sử dụng các môi trường với các thành phần tương tự như nước thải tổng hợp Mẫu bùn được pha loãng và cấy trên môi trường thạch Sau khi số lượng khuẩn lạc hình thành đạt mức tối đa, các khuẩn lạc chiếm ưu thế và điển hình về hình dạng, màu sắc và kích thước đã được lựa chọn cho phân lập Kết quả đã phân lập được 229 chủng có khả năng xử lý loại bỏ phospho với

mức độ khác nhau, các chủng này thuộc các chi Pseudomonas, Acinetobacter

2.3.2 Các nghiên cứu trong nước

Tô Kim Anh và ctv (2005) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu giải pháp sinh học phân giải phenol và một số dẫn xuất của phenol”, tiến hành phân lập các chủng vi sinh vật trong bùn hoạt tính theo 3 cách: phân lập trực tiếp từ bùn sau khi làm giàu và thích ứng với phenol 30 ngày, phân lập từ canh trường gián đoạn, phân lập từ hệ thống bùn hoạt tính Kết quả có 6 chủng vi khuẩn được phân lập, sau khi tiến hành xác định trình

tự gen mã hóa cho tiểu phần 16S rDNA các chủng này thì kết quả định danh như sau:

Pseudomonas putida, Pseudomonas resinovorans, Burkholderia sp, Bacillus subtilis, Bacillus aerotrophus và Bacillus megaterium

Đào Sỹ Đức và ctv (2008) đã sử dụng bùn hoạt tính để xử lý dịch đen (nguồn nước thải sinh ra ở công đoạn nấu và rửa bột giấy) và phân lập thành phần vi sinh vật trong bùn hoạt tính Kết quả thử sinh hóa cũng bước đầu cho biết khuẩn lạc thường bám chắc trên bề mặt thạch trong quá trình phát triển, có bào tử và thuộc vi khuẩn gram dương, tế bào hình que nhỏ và ngắn, có khả năng đồng hóa tốt với 4 loại đường (D - Glucose, L – arabinose, D – xylose, D – manitrogenl) Kết hợp các đặc tính về

hình thái và kết quả các phản ứng sinh hóa nghi ngờ chủng này thuộc chi Bacillus.

16

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài

Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian từ 1/2/2012 đến 1/6/2012 tại NMXLNTTT KCN Trảng Bàng - Tây Ninh và Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh

3.2 Vật liệu nghiên cứu

3.2.1 Vật liệu nghiên cứu

Mẫu bùn hoạt tính được lấy ở bể Aerotank (bao gồm cả nước thải và bùn hoạt tính), mẫu nước thải lấy ở bể gom, bể lắng hóa lý, bể lắng sinh học và bể lắng màu ở NMXLNTTT KCN Trảng Bàng – Tây Ninh

Các mẫu bùn và nước thải dùng làm thí nghiệm được vận chuyển từ NNXLNTTT KCN Trảng Bàng – Tây Ninh về Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh Các chỉ tiêu ô nhiễm của mẫu nước thải được trình bày như trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu ô nhiễm của mẫu nước thải

Bể BOD5 (mg O2/l) COD (mg O2/l) SS (mg/l) Độ màu

(Pt - Co)Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của NMXLNTTT

Môi trường tăng sinh TSB

Môi trường simmon citrate

Môi trường clark lubs

Môi trường khử nitrate

Môi trường TSI

Môi trường tryptone broth Môi trường PCA lỏng Môi trường lên men các loại đường Môi trường Rustigian – Stuart’s Urea Broth

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của NMXLNTTT KCN Trảng Bàng

Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của MNXLNTTT KCN Trảng Bàng - Tây Ninh qua 3 giai đoạn xử lý: xử lý hóa lý, xử lý sinh học, xử lý hóa học bậc cao Tiến hành đo các thông số BOD5, COD, SS, độ màu ở các bể: bể gom, bể lắng hóa lý, bể lắng sinh học, bể lắng màu trong 5 thời điểm khác nhau (mẫu nước thải dùng để đo các chỉ tiêu được lấy ở đầu ra của các bể) Sau đó xác định hiệu suất xử lý nước thải ở giai đoạn xử lý hóa lý, xử lý sinh học, xử lý hóa học bậc cao

3.3.2 Phương pháp phân lập chủng vi sinh vật hiếu khí trong bể Aerotank

Dùng micropipette vô trùng hút 10 ml mẫu bùn cho vào 90 ml dịch pha loãng, lắc đều Tránh chạm đầu tip vào dịch pha loãng, trộn cẩn thận mẫu đã chuẩn bị bằng cách hút - thả lại 10 lần với một đầu tip đã vô trùng khác Dung dịch được tạo ra có nồng độ pha loãng 10-1

Dùng micropipette lấy 1 ml dịch pha loãng trên cho vào ống nghiệm chứa 9 ml dịch pha loãng đã chuẩn bị sẵn ở nhiệt độ phòng, trộn kỹ bằng cách hút - thả khoảng

10 lần Tiếp tục thực hiện tương tự để có các độ pha loãng theo dãy thập phân cho đến

độ pha loãng cần thiết

Dùng micropipette và đầu típ vô trùng chuyển 100 µl dịch pha loãng cho vào một đĩa petri chứa môi trường PCA đã chuẩn bị sẵn Mỗi mẫu được cấy lặp lại 3 đĩa petri

Sử dụng que gạt vô trùng dàn đều dịch mẫu trên bề mặt thạch (không để dịch mẫu dính vào thành đĩa petri), đợi bề mặt thạch khô, lật ngược đĩa

18

Gói đĩa petri đem ủ ở 37o

C trong 24 giờ Quan sát và đếm số lượng từng loại

khuẩn lạc hình thành trên đĩa petri Mật độ tế bào vi sinh vật trong mẫu ban đầu được

tính theo công thức:

C =

Trong đó:

N: Tổng số khuẩn lạc đếm được trên tất cả các đĩa có 25 - 300 khuẩn lạc

ni : Số đĩa có khuẩn lạc trong mật độ đếm được

vi : Thể tích dịch pha loãng cho vào mỗi đĩa petri (ml)

fi : bậc pha loãng

Từ kết quả đếm khuẩn lạc chọn ra chủng VSV chiếm ưu thế nhất và tiến hành làm thuần những chủng VSV có trong bùn hoạt tính và giữ giống trên môi trường thạch nghiêng PCA

3.3.3 Khảo sát đặc điểm sinh học của các chủng VSV phân lập được

3.3.3.1 Quan sát hình thái của các chủng VSV phân lập được

Lấy một ít sinh khối vi khuẩn từ ống PCA làm tiêu bản nhuộm gram để quan sát dưới kính hiển vi, độ phóng đại 1000 lần Các chỉ tiêu quan sát: sự bắt màu, hình dạng, cách sắp xếp của tế bào vi khuẩn

Lấy một ít sinh khối nấm men từ ống giống Hansen làm tiêu bản nhuộm xanh methylene để quan sát dưới kính hiển vi, độ phóng đại 1000 lần Các chỉ tiêu quan sát: hình dạng, cách thức sinh sản

3.3.3.2 Khảo sát các phản ứng sinh hoá của các chủng VSV phân lập được

Tiến hành thử nghiệm các phản ứng sinh hóa của các chủng VSV phân lập được: khả năng lên men đường, phản ứng MR, phản ứng VP, khả năng tạo thành indol, khả năng dịch hóa gelatin, khả năng sử dụng nitrate, khả năng phân giải urease, khả năng biến dưỡng citrate, khảo sát hoạt tính catalase, khử nghiệm khả năng biến dưỡng malonte, thử nghiệm bile esculin, thử nghiệm oxidase, thử nghiệm ONPG, thử nghiệm tính di động

19

3.3.4 Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của chủng VSV chiếm ưu thế

3.3.4.1 Tăng sinh chủng vi khuẩn

Dùng que cấy vòng lấy sinh khối từ khuẩn lạc đơn trên đĩa cấy ria của chủng A4 cho vào bình tam giác chứa 100 ml môi trường TSB Lắc ở 37oC, tốc độ lắc 100 vòng/phút trong 48 giờ

3.3.4.2 Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của chủng VSV chiếm ưu thế

Thí nghiệm khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của chủng VSV chiếm ưu thế nhất

đã phân lập được trong bùn hoạt tính tiến hành trong 5 ngày Thí nghiệm này bao gồm

5 nghiệm thức nhằm khảo sát và đánh giá được hiệu quả xử lý nước thải của các nghiệm thức qua từng ngày xử lý và kết quả tổng hợp sau 5 ngày Thành phần các NT trong thí nghiệm được trình bày như bảng 3.2

Bảng 3.2 Thành phần của các NT trong thí nghiệm

Hình 3.1 Bình chứa nước thải thí

nghiệm có sục khí

20

3.3.5 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu

3.3.5.1 Phương pháp phân tích chỉ tiêu BOD 5

Chỉ tiêu BOD5 được phân tích theo phương pháp Winkler cải tiến Chuẩn bị nuớc pha loãng bằng cách thêm 1 ml các dung dịch đệm phosphate, MgSO4, CaCl2, FeCl3 cho mỗi lít nuớc cất bão hòa O2 và sục khí hơn 2 giờ

Pha loãng theo tỉ lệ thích hợp 5%, chiết nước pha loãng vào 2 chai Một chai đậy kín để ủ 5 ngày (DO5) và 1 chai định phân tức thì (DO0) Chai ủ trong 20oC đậy kín, niêm bằng 1 lớp nước mỏng trên chỗ loe của miệng chai

Ðịnh phân luợng O2 hòa tan Cho lần luợt 2 ml MnSO4và 2 ml iodide - azide kiềm Ðậy nút chai và đảo ngược lên xuống trong vài phút Ðể yên cho kết tủa lắng hoàn toàn, cẩn thận mở nút chai, thêm 2 ml H2SO4đđ Ðậy nút, rửa chai dưới vòi, đảo ngược chai, làm tan kết tủa hoàn toàn Rót bỏ 97 ml dung dịch, định phân mẫu còn lại bằng dung dịch Na2S2O3 0,025M Cho đến khi có màu vàng rơm nhạt Thêm vài giọt chỉ thị hồ tinh bột, tiếp tục định phân cho đến khi mất màu xanh Làm tương tự với chai ủ 5 ngày

Tính toán kết quả

1 ml Na2S2O3 0,025M đã dùng tương ứng với 1 mg O2/l

BOD5 (mg O2/l) = (DO0- DO5) x f Trong đó:

DO0: là hàm luợng oxy hòa tan do ở ngày đầu tiên

DO5: là hàm luợng oxy hòa tan do ở ngày thứ 5 f: là hệ số pha loãng mẫu

3.3.5.2 Phương pháp phân tích chỉ tiêu COD

Chỉ tiêu COD được phân tích theo phương pháp đun hoàn lưu kín COD được xác định theo phương pháp dicromat trong môi truờng acid sunfuric với xúc tác là bạc sulfate

Ðầu tiên rửa sạch ống nghiêm có nút vặn với H2SO4 20% truớc khi sử dụng Chọn thể tích mẫu (2,5 ml mẫu; 1,5 ml K2Cr2O7 0,016 M và 3,5 ml acid reagent) Ðậy nút vặn, lắc kỹ nhiều lần (chú ý phản ứng sinh nhiệt) Ðặt ống nghiệm vào giá inox, cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 150oC trong 2 giờ Sau đó để nguội đến nhiệt độ phòng Ðổ

21

dung dịch vào bình tam giác 100 ml, thêm 1 - 2 giọt ferroin và định phân bằng FAS 0,1 M Ngừng lại khi mẫu chuyển từ màu xanh lá cây sang màu nâu đỏ Làm hai mẫu trắng với nước cất là mẫu không đun và mẫu đun

Tính toán kết quả

M =

COD (mg O2/L) = –Trong đó:

M: nồng độ mole của FAS

A: thể tích K2Cr2O7 0,016 M

B: thể tích FAS dùng định phân mẫu không đun (ml)

C: thể tích FAS dùng định phân mẫu trắng đun (ml)

D: thể tích FAS dùng định phân mẫu cần xác định (ml)

22

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý nước thải ở NMXLNTTT KCN Trảng Bàng

Khảo sát các thông số BOD5, COD, SS, độ màu ở bể gom, bể lắng hóa lý, bể lắng sinh học, bể lắng màu trong 5 ngày khác nhau Từ đó suy ra hiệu suất xử lý ở các giai đoạn: xử lý hóa lý, xử lý sinh học, xử lý hóa học bậc cao

4.1.1 Hiệu suất xử lý chất hữu cơ

Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý chất hữu cơ qua các giai đoạn xử lý

Giai đoạn xử lý hóa lý, hiệu suất xử lý BOD5, COD đạt 53,58 % và 53,48% Các chất hữu cơ trong nước thải giai đoạn xử lý này chủ yếu tồn tại dạng hạt kích thước lớn hoặc dạng keo sẽ được keo tụ và tạo bông dưới ảnh hưởng của hóa chất tạo ra các bông cặn to hơn và khối lượng riêng lớn hơn Các bông cặn này sẽ được tách ra khỏi dòng nước thải sau khi qua bể lắng sơ cấp Các thông số BOD5, COD giảm sau khi qua giai đoạn xử lý này

Giai đoạn xử lý sinh học, nước thải được tách tạp chất và điều chỉnh pH cho phù hợp với hoạt động sống của VSV Tại bể Aerotank, các VSV hiếu khí có trong bùn hoạt tính sẽ oxy hóa các chất ô nhiễm trong nước thải tạo thành CO2 và nước, một phần sẽ tổng hợp nên tế bào vi sinh vật mới Các bông bùn lơ lửng có kích thước lớn lắng tại bể lắng sinh học Quá trình này xử lý các chất ô nhiễm dạng hòa tan Hiệu suất

xử lý ở quá trình này cao nhất đạt 83,4% (BOD5), 82,9% (COD) vì các chất ô nhiễm

23

hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và chủ yếu tồn tại ở dạng hòa tan (BOD5/COD= 0,68)

Giai đoạn xử lý hóa học bậc cao, hiệu quả xử lý BOD5 đạt 42,98%, hiệu quả xử

lý COD đạt 42,2% Quá trình xử lý nhờ vào hóa chất oxy hóa các chất hữu cơ (khó phân hủy) trong nước thải

Qua quá trình xử lý chất hữu cơ, đặc trưng ở các chỉ tiêu BOD5, COD Nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn cột A, QCVN 40:2011/BTNMT

4.1.2 Hiệu suất xử lý SS

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý SS qua các giai đoạn xử lý

Chất rắn lơ lửng trong nước thải được xử lý trực tiếp từ các quá trình lắng Giai đoạn 1 là quá trình lắng hóa lý, quá trình giúp giảm tải chất ô nhiễm cho quá trình xử

lý sinh học, giai đoạn 2 là quá trình lắng bông bùn hoạt tính, một lượng bùn hoạt tính sau lắng được tuần hoàn trở lại để duy trì sinh khối Giai đoạn 3 là quá trình lắng màu

từ quá trình xử lý chất hữu cơ khó phân hủy bằng hóa chất oxy hóa mạnh Kết thúc quá trình lắng nước thải được đưa về hồ hoàn thiện để loại bỏ các thành phần ô nhiễm còn lại

24

4.1.3 Hiệu suất xử lý độ màu

Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý độ màu qua các giai đoạn xử lý

Hiệu suất xử lý màu qua các giai đoạn lần lượt là giai đoạn xử lý hóa lý: 30,5%; giai đoạn xử lý sinh học là 19,2%; giai đoạn xử lý hóa học bậc cao có hiệu suất xử lý cao nhất đạt 43,3%, vì giai đoạn này được thiết kế để loại bỏ phần lớn độ màu trong nước thải nhờ các hóa chất khử màu có tính oxy hóa cao (FeSO4 và H2O2), sau đó nước thải được đưa qua bể lắng màu Kết thúc quá trình xử lý độ màu dao động trong khoảng 43,2 Pt/Co đạt tiêu chuẩn cột A QCVN 40:2011/BTNMT

4.2 Kết quả phân lập vi sinh vật hiếu khí có trong bùn hoạt tính

4.2.1 Điều kiện chất lượng bùn trung bình

Cấy mẫu bùn hoạt tính pha loãng ở các nồng độ liên tiếp nhau trên môi trường PCA Đếm số lượng khuẩn lạc của các chủng vi sinh vật trên đĩa (các đĩa có số khuẩn

lạc từ 25 – 300 CFU/đĩa) Các đĩa ở nồng độ 10-4 và 10-5 có số lượng khuẩn lạc nằm trong khoảng đếm được Kết quả xác định số lượng tế bào các vi sinh vật tương ứng ở các nồng độ pha loãng 10- 4 và 10-5 được thể hiện trong bảng 4.1

Bảng 4.1 Số lượng vi sinh vật trong lần phân lập thứ nhất

19.4

61.2

010203040506070