Xem mẫu

-1MỞ 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

-32. 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 BoxBenken- 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
TT Chỉ tiêu

Đơn vị

Kết quả phân tích

QCVN

Sau lắng

Trên dòng

40:2011/BTNMT(cột B)

1

COD

mgO2/l

5580-6210

1650-2420

150

2

BOD5

mg/l

3267-4134

1032-1419

50

3

DO

mg/l

1,1-1,8

0,5-1,2

-

4

TSS

mg/l

779-802

139-268

100

5

Nts

mg/l

178-221

89-106

40

6

Pts

mg/l

40,2- 47,5

10,4-23,7

6

-47

N- NH4

mg/l

10,45-14,65

8,6-10,4

10

8

N- NO2

-

mg/l

0,023-0,045

4,67-7,54

-

9

N- NO3-

mg/l

1,15-2,14

5,25-8,06

-

10

pH

mg/l

4,9-6,1

3,2 - 4,1

5,5-9,0

11 Colifom
12 Đặc điểm

Cfu/ml 2,3.102-3,4.103 4,5.105-5,2.108
Màu vàng nâu,

-

mùi củ dong

5000 MPN/100ml

Màu đen, sủi
bọt, mùi chua,

-

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
TT Ký hiệu Gram Caltalase

(mm)
Tinh bột

CMC

Sữa gầy

Xylan

(D/d)

(D/d)

(D-d)

(D-d)

1

NT1

+

+

5

24

3

3,5

2

NT2

+

+

3,5

15

2

2

3

B5

+

+

5

12

2

1,8

4

V5

+

+

14

2

3

2,5

5

Cl1

+

+

17

4

2

2,8

6

M1

+

+

18

1,5

2

3

7

M9

+

+

20

2,5

5

4

8

H12

+

+

20

5

2,8

3

9

Ba1

+

+

12,5

5,1

12,5

10,2

10

T2

+

+

2,1

8,4

3,6

5,3

11

C5

+

+

2,3

7,1

4,7

0,8

12

N4

+

+

1,5

7,2

5,5

2,5

b. Các chủng có năng lực thích nghi tốt trong nước thải và xử lý COD nước
thải

-5Từ 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
SV30 SV10

MLSS

MLVSS

(ml) (ml)

(mg/l)

(mg/l)

SVI

Đặ điểm bùn và
nƣớc sau xử lý
Nâu vàng, bông mịn,

NT1

125

120

1324 ± 5,6

1267 ± 6,1

94,4 ± 0,74

lắng rất nhanh, nước
nâu
Vàng nâu, bông bùn

Ba1

115

100

1125 ± 5,2

1078 ± 5,3

102,2 ± 0.81

to, lắng khá tốt, nước
sau xử lý nâu
Vàng nâu, mịn, lắng

H12

98

85

827 ± 4,9

787 ± 4,7

118,5 ± 0,91

bình thường, nước sau
xử lý rất trong

C5

79

56

535 ± 4,2

495 ± 3,9

147,7 ± 0,78

NT2

82

48

704 ± 3,9

657 ± 5,4

116,5 ± 0,69

ĐC

38

21

274 ± 3,5

245 ± 4,6

138,7 ± 0,51

* Kiểm định năng lực xử lý màu nước thải của các chủng tuyển chọn

Đen, bùn phồng, nổi,
khó lắng
Nâu, bồng bềnh, khó
kết lắng
Nâu, lắng chậm

nguon tai.lieu . vn