Nghiên cứu xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún bằng chế phẩm vi sinh vật

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
---------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT BÚN
BẰNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT

Người hướng dẫn

: TS. Nguyễn Thế Trang

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Phi Khánh
Lớp

: MT. CNSH 12 - 01

Khóa

: 19

HÀ NỘI, 2016


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS. Nguyễn Thế
Trang. Phòng Công nghệ vật liệu sinh học, Viện Công nghệ sinh học thuộc Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, dìu dắt và giúp
đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo Khoa Công nghệ sinh học, Viện
Đại học Mở Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo trong khoảng thời gian học

tập tại trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới tập thể khoa học Phòng Công nghệ vật liệu sinh
học, Viện Công nghệ sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam đã tạo điều kiện, giúp đỡ trong thời gian thực hiện khóa luận.
Bên cạnh đó, tôi xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và những
người thân đã ủng hộ, động viên khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập để tôi có
được kết quả như ngày hôm nay.
Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân trọng cảm ơn tất cả những sự giúp
đỡ quý báu đó!

Hà Nội, tháng 5 năm 2016
Sinh viên
Nguyễn Phi Khánh

i


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN. ............................................................................................... .i
MỤC LỤC..... ............................................................................................... .ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT. .......................................................... .iv
DANH MỤC CÁC BẢNG.. ........................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH.... ........................................................................ .vi
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.......................................................... 2
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ TRÊN
THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ........................................................................ 3
1.1.1. Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải hữu cơ trên thế giới ................ 3
1.1.2. Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải hữu cơ ở Việt Nam ................. 4

1.2. THỰC TRẠNG MÔI TRƯỜNG LÀNG NGHỀ PHỦ LÝ....................... 6
1.3. THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC THẢI HỮU CƠ ....................................... 8
1.3.1. Tinh bột trong nước thải .................................................................... 8
1.3.2. Protein trong nước thải ...................................................................... 9
1.3.3. Xenluloza trong nước thải ................................................................. 9
1.3.4. Hemixenluloza trong nước thải ....................................................... 10
1.3.5. Một số vi sinh vật gây bệnh khác trong nước thải............................ 10
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ ...................... 11
1.4.1. Phương pháp xử lý cơ học ............................................................... 11
1.4.2. Phương pháp xử lý hóa học ............................................................. 11
1.4.3. Phương pháp xử lý sinh học ............................................................ 12
1.5. CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM ............................................ 12
1.6. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ 17
1.6.1. Các vi sinh vật thường dùng trong xử lý nước thải hữu cơ .............. 17
1.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật trong quá
trình xử lý nước thải .................................................................................. 19
1.7. TIÊU CHÍ TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU
CƠ................................................................................................................ 20
PHẦN II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................................ 21
2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ................................................................... 22
ii


2.1.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................... 22
2.1.2. Thiết bị và hóa chất ......................................................................... 22
2.1.3. Môi trường nuôi cấy ........................................................................ 22
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................... 23
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật ................................................ 23
2.2.2. Phương pháp phân loại .................................................................... 25
2.2.3. Phương pháp lên men, xử lý nước thải hữu cơ sau hầm biogas........ 25

2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................... 27
PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 28
3.1. ĐĂC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT LỰA
CHỌN CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ ............................................. 28
3.1.1. Khả năng phân giải cơ chất của các chủng nghiên cứu .................... 28
3.1.2. Khả năng đối kháng của các chủng nghiên cứu ............................... 31
3.1.3. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào ........................................... 32
3.1.4. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa .............................................................. 32
3.1.5. Phân loại theo Kit chuẩn hóa sinh API 50 CHB .............................. 34
3.2. TẠO CHẾ PHẨM VI SINH VẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ ...... 42
3.2.1. Nhân giống tạo chế phẩm vi sinh xử lý nước thải hữu cơ ................ 42
3.2.2. Đánh giá biến động vi khuẩn ........................................................... 42
3.3. ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG
NGHỀ SẢN XUẤT BÚN ............................................................................ 44
3.3.1. Đánh giá nước thải trước xử lý ........................................................ 44
3.3.2. Hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật trong xử lý nước thải sản xuất bún......46
3.3.3 Xây dựng quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất bún ............ 50
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 51
PHỤ LỤC .................................................................................................... 55

iii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD

Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa sinh hóa)

BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

CFU

Colony Forming Unit (Đơn vị hình thành khuẩn lạc)

CMC

Cacboxyl Methyl Cellulose

COD

Chemycal Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa hóa học)

DO

Dissolved Oxygen (Oxy hòa tan)

DS

Dissolved Solid (Chất rắn hòa tan)

MPN

Most Probable Number (Phương pháp định lượng vi sinh
vật)

IU

International Unit (Đơn vị quốc tế)

OD

Optical Density (Mật độ quang)

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SBR

Squencing Biological Reactor (Bể lọc sinh học từng mẻ)

SS

Suspended Solid (Chất rắn lơ lửng)

SV30

Solid Vanlue 30 (Bùn lắng sau 30 phút)

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TDS

Total Dissolved Solids (Tổng chất rắn hòa tan)

T-N

Tổng nitơ

T-P

Tổng photpho

TS

Tổng hàm lượng chất rắn

VSV

Vi sinh vật

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Một số thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp

13

3.1

Khả năng phân giải CMC và tinh bột của các chủng

29

3.2

Hàm lượng photpho còn trong môi trường sau 7 ngày nuôi
cấy

29

3.3

Hàm lượng nitơ còn trong môi trường sau thời gian nuôi cấy

30

3.4

Đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn nghiên cứu

33

3.5

Khả năng sử dụng cơ chất theo Kit API 50 CHB của chủng
vi khuẩn ĐX01 so sánh với loài trong bảng Index của Kit

35

3.6

3.7

Khả năng sử dụng cơ chất theo Kit API 50 CHB của chủng
vi khuẩn ĐX02 so sánh với loài trong bảng Index của Kit
Khả năng sử dụng cơ chất theo Kit API 50 CHB của chủng
vi khuẩn ĐX03 so sánh với loài trong bảng Index của Kit

37

40

3.8

Biến động vi khuẩn trong chế phẩm

42

3.9

Thành phần của nước thải trước xử lý

44

3.10

Kết quả phân tích vi sinh vật và cảm quan nước thải trước xử
lý

45

3.11

Thành phần nước thải sản xuất bún sau xử lý

49

3.12

Kết quả phân tích vi sinh vật và cảm quan nước thải sau xử
lý

49

v


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình

Tên hình

Trang

3.1

Vòng phân giải CMC của 3 chủng vi khuẩn

28

3.2

Khả năng làm loãng gelatin của các chủng nghiên cứu

31

3.3

Khả năng đối kháng của các chủng nghiên cứu

31

3.4

Hình thái khuẩn lạc và tế bào các chủng vi khuẩn

32

3.5

Ảnh sử dụng Kit chuẩn CHB của chủng vi khuẩn ĐX01 sau
48 giờ nuôi

34

3.6

Ảnh sử dụng Kit chuẩn CHB của chủng vi khuẩn ĐX02 sau
48 giờ nuôi

37

3.7

Ảnh sử dụng Kit chuẩn CHB của chủng vi khuẩn ĐX03 sau
48 giờ nuôi

39

3.8

Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật

43

3.9

Xử lý nước thải quy mô phòng thí nghiệm 200 lít

46

3.10

Mẫu nước thải trước và sau khi xử lý

47

3.11

Xác định chỉ số Coliforms theo phương pháp MPN

48

3.12

Xử lý nước thải tại quy mô thực tế 5 m3

48

3.13

Quy trình xử lý nước thải quy mô 5 m3

50

vi


MỞ ĐẦU
Ở Việt Nam hiện nay làng nghề đóng vai trò đặc biệt quan trọng giúp
người dân có được cuộc sống ổn định ngay trên chính mảnh đất quê hương
mình. Bên cạnh mặt tích cực, tình trạng ô nhiễm ở các làng nghề đã lên tới
mức báo động gây nhiều bức xúc cho xã hội do việc hình thành và phát triển

các làng nghề ở nước ta vẫn còn mang tính tự phát, với thiết bị thì chắp vá
thiếu đồng bộ, công nghệ lạc hậu, ý thức bảo vệ môi trường rất thấp. Tất cả
các hạn chế ở trên không chỉ ảnh hưởng tới sự phát triển các làng nghề mà
còn ảnh hưởng đến chất lượng môi trường làng nghề và sức khỏe cộng đồng.
Một trong những làng nghề chế biến lương thực truyền thống lâu năm là làng
nghề làm bún, miến tại xã Đinh Xá, thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam.
Nước thải làng nghề sản xuất bún chứa hàm lượng các chất hữu cơ rất
cao, chủ yếu là các hợp chất cacbonhydrat, tinh bột, protein … là các chất dễ
phân hủy, chuyển hóa sinh học; cùng với các hợp chất chứa nitơ dạng hữu cơ
(amin, axit amin…) và dạng vô cơ như (NH4+, NO2-...). Sự có mặt của các hợp
chất kể trên làm suy giảm chất lượng của nguồn nước và có thể gây ra một số
bệnh nguy hiểm cho con người. Vì thế việc xử lý cũng như việc lựa chọn biện
pháp xử lý là cần thiết. Từ thực tế trên, việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu xử
lý nước thải làng nghề sản xuất bún bằng chế phẩm vi sinh vật” là cần thiết.
Mục tiêu cơ bản của đề tài:
Nghiên cứu, tuyển chọn các chủng vi khuẩn đã được phân lập để tạo
chế phẩm có khả năng xử lý nước thải hữu cơ và ứng dụng xử lý nước thải
sản xuất bún.
Nội dung nghiên cứu của đề tài:
+ Nghiên cứu đặc điểm sinh học của các chủng vi sinh vật lựa chọn cho
xử lý nước thải hữu cơ sản xuất bún.
+ Tạo chế phẩm vi sinh vật cho xử lý nước thải hữu cơ sản xuất bún
+ Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải sản xuất bún tại
phòng thí nghiệm và mô hình thực tế tại Đinh Xá, Phủ Lý, Hà Nam.
1


Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Đề tài nghiên cứu được các đặc điểm sinh hóa của các chủng vi sinh
lựa chọn, tạo ra chế phẩm có ứng dụng thực tế trong việc xử lý nước thải sản

xuất bún thành công, có tác dụng thay đổi về mặt cảnh quan cũng như chất
lượng nguồn nước thải, giải quyết được vấn đề môi trường làng nghề.

2


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ TRÊN
THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
1.1.1. Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải hữu cơ trên thế giới
Phương pháp thứ cấp để xử lí nước thải là cải tiến đáng kể nhất đối với
y tế công cộng và môi trường trong suốt thời gian đầu thế kỉ XX. Gilbert và
cộng sự tại Đại học Manchester được tiến hành tại trạm Thí nghiệm Lawrence
ở Massachusetts liên quan đến sục khí vào nước thải trong bình đã được phủ
một lớp tảo. Các đồng nghiệp của Fowler đã triển khai nghiên cứu cùng Văn
phòng công ty đường sông manchester ở công trình xử lý nước thải
Davyhulme. Họ sục khí liên tục cho nước thải trong vòng một tháng và kết
quả đạt được là nitrat hóa hoàn toàn các nguyên liệu mẫu. Từ đó chỉ ra rằng
bùn đã hoạt hóa các chất quá trình được đặt tên là bùn hoạt tính. Kết quả đã
được công bố năm 1914, hai năm sau đó lần đầu tiên một hệ thống quy mô
đầy đủ với dòng chay liên tục được lắp đặt tại Worcester [20]. Vào cuối
những năm 1930, việc xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính là quá trình chủ yếu
được sử dụng trên toàn thế giới.
Các nhà khoa học Thái Lan đã sử dụng nấm men Candida utilis
CBS1517 có khả năng đồng hóa tốt các loại đường và axit hữu cơ có nhiều
trong thành phần nước thải để xử lý nước thải của quá trình chế biến rau quả.
Kết quả sau 96 giờ xử lý trong điều kiện phòng thí nghiệm là COD giảm 89,9
% và pH tăng từ 3,5 lên 8,5 [27]. Trong nghiên cứ của Bortone G. (1992) hiệu
quả xử lý COD và T-N của quá trình SBR cấp nước một lần đạt khá cao,
tương ứng là khoảng 93 % và 88 ÷ 93 %. Tải trọng COD và T-N cũng đạt cao

lần lượt là 0,37 kg/(m³.ngày) và 0,13 kg/(m³.ngày) [21]. Nghiên cứu của
Chang Won Kim (2000) hiệu quả xử lý COD ở chế độ cấp nước một lần đạt
57 ÷ 87 %. Tải trọng COD và T-N lần lượt là 1,0 kg/(m³.ngày) và 0,2
kg/(m³.ngày) [22]. Trong nghiên cứu của Cheng và cộng sự (2011) quá trình
sục khi luân phiên cấp nước liên tục cho hiệu quả khá cao, của COD là 57 %,
3


T-N là 91 % [24]. Nghiên cứu của Mohammad N. (2011) với quá trình SBR
cấp nước một lần cho hiệu quả xử lý COD và T-N lần lượt là 80,3 % và 61 %
[26]. Trong nghiên cứu của Zhang cùng đồng tác giả (2006) cho hiệu quả xử
lý cao hơn cả, đối với cả COD và T-N tương ứng là 96,3 % và 97,5 %; Tải
trọng COD và T-N cũng đạt rất cao lần lượt là 2,1 kg/(m³.ngày) và 0,28
kg/(m³.ngày) [28].
1.1.2. Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải hữu cơ ở Việt Nam
Theo dự báo của Tổ chức Kinh tế thế giới (WTO) thì Việt Nam là một
trong những nước có tốc độ phát triển kinh tế rất nhanh với tốc độ tăng trưởng
được dự báo là 7 % trong thập kỷ tới. Tuy nhiên, việc tăng trưởng kinh tế một
cách nhanh chóng và mạnh mẽ cũng đồng thời tạo nên những thách thức áp
lực tác động về môi trường, trong đó tác động của chất thải rắn và nước thải
đang là vấn đề nổi cộm. Hiện nay, ô nhiễm môi trường là vấn đề đang được
quan tâm không chỉ ở Việt Nam mà còn ở nhiều quốc gia trên thế giới. Theo
báo cáo môi trường quốc gia năm 2010 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, từ
năm 2007 ÷ 2009, ô nhiễm môi trường nước mặt ở tất cả các chỉ số đều vượt
quá tiêu chuẩn cho phép [13]. Các chỉ số BOD, COD đều vượt quá tiêu chuẩn
từ 5 ÷ 10 lần. Hàm lượng NH4+ trong môi trường nước mặt của sông Nhuệ,
sông Đáy và sông Cầu là 0,2 mg/l đều vượt quy chuẩn cho phép về nước mặt
phù hợp với việc bảo tồn động thực vật thủy sinh.
Nước thải chăn nuôi là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm
nguồn nước. Hàm lượng nitơ tổng số trong nước thải chăn nuôi nằm trong

khoảng từ 512 ÷ 594 mg/l, trong đó NH3 từ 304 ÷ 471 mg/l, hàm lượng
photpho tổng số từ 13,8 ÷ 62 mg/l. Ngày nay, cùng với sự phát triển của dân
số, rác thải sinh hoạt ngày một gia tăng, nước rỉ rác từ các hố chôn lấp tại khu
xử lý rác thải gây ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của người dân xung quanh,
gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm quanh khu vực. Tổng hàm lượng
nitơ trong nước thải rỉ rác dao động trong khoảng từ 200 ÷ 2.000 mg/l, hàm

4


lượng amoni cao, trung bình 200 mg/l, trong khi đó tiêu chuẩn cho phép là 0,2
mg/l [8].
Với xu hướng hội nhập nền kinh tế quốc tế, đặc biệt là từ khi Việt Nam
gia nhập WTO, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của quá trình công nghiệp
hóa đất nước, chất thải công nghiệp cũng đang ngày một gia tăng về khối
lượng, đa dạng về chủng loại và đang là vấn đề cấp bách của xã hội, đòi hỏi
phải có nhận thức đúng đắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý nước thải.
Hiện nay công nghệ xử lý nước thải bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trên thế
giới và Việt Nam chủ yếu là sử dụng các biện pháp sinh học, trong đó phương
pháp xử lý hiếu khí và xử lý kị khí là phổ biến nhất, với nguồn nước thải có
mức độ ô nhiễm cao thông thường xử lý kết hợp kị khí và hiếu khí. Kết quả
nghiên cứu của Vũ Thúy Nga và các cộng sự cho thấy có thể cải thiện chất
lượng nước thải chế biến tinh bột sắn bằng chế phẩm vi sinh vật. Để nhằm
khắc phục tình trạng ô nhiễm nước thải chế biến tinh bột sắn, công trình
nghiên cứu tập trung tuyển chọn bộ giống vi sinh vật có hoạt tính sinh học
cao, sản xuất và ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để nâng cao hiểu quả xử lý
nước thải sau biogas của nhà máy chế biến tinh bột sắn. Kết quả nghiên cứu
đã tuyển chọn được 3 chủng vi sinh vật bao gồm Bacillus velezensis,
Streptomyces fradiae, Nitromonas sp. Có khả năng chuyển hóa tốt hợp chất
hữu cơ trong nước thải chế biến tinh bột sắn [11]. Nghiên cứu về ứng dụng vi

khuẩn tích lũy poly- photphat trong xử lý nước thải của Lê Quang Khôi và
các cộng sự cho thấy các dòng vi khuẩn tích lũy poly- P được tuyển chọn có
hiệu suất loại bỏ photphat hòa tan cao. Hai dòng vi khuẩn Acinetobacter
radioresistens TGT013L và Kurthia sp. TGT025L có hiệu quả loại bỏ PO43cao nhất trong môi trường tổng hợp sau 25 giờ thí nghiệm. Kết quả nghiên
cứu mang lại nhiều triển vọng ứng dụng 2 dòng vi khuẩn tích lũy poly- P trên
để xử lý photpho hòa tan trong nước thải chăn nuôi [10].
Với mục đích nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý hiệu quả đồng thời
hữu cơ và chất dinh dưỡng trong nước thải ngành chăn nuôn lợn, trong nghiên
5


cứu của Phạm Thị Hải Thịnh và đồng tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của
một số điều kiện vận hành như tỷ lệ COD/T-N và chế độ sục khí đến hiệu quả
xử lý COD và T-N của quá trình SBR đối với nước thải chăn nuôi đã qua xử
lý kị khí. Với chế độ hai chu trình hiếu - thiếu khí thích hợp, hiệu quả xử lý
COD và T-N đạt khá cao, tương ứng là khoảng 90 % và 80 ÷ 85 % [9]. Tuy
nhiên nồng độ T-N trong nước thải chăn nuôi lợn là rất cao và thay đổi trong
khoảng khá rộng, vì vậy nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nitơ của quá
trình nhằm đáp ứng một cách ổn định các quy chuẩn xả thải là rất cần thiết.
Theo Phan Đỗ Hùng và cộng sự cho thấy ảnh hưởng của tỉ lệ cấp nước thải
đến hiệu quả xử lý của quá trình SBR hai chu trình hiếu - thiếu khí cấp nước
hai lần và so sánh với chế độ cấp nước một lần. Với quá trình SBR hai chu
trình thiếu - hiếu khí, cấp nước hai lần là một giải pháp để nâng cao hiệu quả
xử lý T-N của quá trình. Thực nghiệm cho thấy, khi tăng tỉ lệ cấp nước lúc
đầu hiệu suất xử lý T-N tăng tuy nhiên đến một giới hạn nhất định hiệu suất
xử lý T-N sẽ giảm trở lại. Hiệu suất xử lý T-N ở cả ba tỉ lệ cấp nước nghiên
cứu đều khá cao, trong đó ở tỉ lệ 2/3 đạt cao nhất, trong khoảng 85 ÷ 90 %.
Theo thực nghiệm hiệu suất T-N ở các tỉ lệ cấp nước thấp 1/2 và 2/3 khá phù
hợp với hiệu suất lý thuyết. Hiệu suất xử lý COD ở chế độ cấp nước hai lần
cũng khá cao, 85 ÷ 90 % ở tỉ lệ cấp nước 2/3, xấp xỉ với trường hợp cấp nước

một lần [4].
1.2. THỰC TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG LÀNG NGHỀ PHỦ LÝ
Hiện nay tại nông thôn, tình trạng ô nhiễm nước thải đang ở mức báo
động, ô nhiễm trầm trọng nhất là tại các làng nghề. Hầu hết môi trường nước
tại các làng nghề đều đang rơi vào tình trạng ô nhiễm hết sức nghiêm trọng.
Theo thống kê, hiện nay cả nước ta có khoảng 1.450 làng nghề, trong đó có
hơn 300 làng nghề truyền thống. Kết quả điều tra khảo sát của Bộ Khoa học
và Công nghệ cho thấy các mẫu nước thải, thậm chí cả nước mặt, nước ngầm
ở các làng nghề đều vượt các tiêu chuẩn cho phép. Nước thải của các làng
nghề chế biến lương thực, thực phẩm có đặc tính chung là rất giàu chất hữu
6


cơ, dễ phân hủy sinh học, phần lớn nước thải làng nghề đều thải trực tiếp ra
ngoài mà không qua khâu xử lý nào. Lượng nước thải này tồn đọng dưới
cống, rãnh thường phân hủy yếm khí gây ô nhiễm không khí và ngấm xuống
lòng đất gây ô nhiễm môi trường đất và suy giảm chất lượng nước ngầm. Ô
nhiễm môi trường làng nghề đã khiến một tỉ lệ không nhỏ người dân làng
nghề và các vùng lân cận mắc các bệnh về đường hô hấp, đường ruột, bệnh
ngoài da ... Nguyên nhân chủ yếu do môi trường sinh hoạt không đảm bảo vệ
sinh. Tỉ lệ mắc bệnh nghề nghiệp tại các làng nghề cao hơn các làng thông
thường khác. Theo đánh giá chung thì nguồn nước ngầm sử dụng trong sinh
hoạt và sản xuất hiện nay đang bị ô nhiễm bởi phenol, các chỉ tiêu sinh học
như: E. coli, Coliform, kim loại nặng khá cao. Nguồn nước mặt ao, hồ, kênh
mương bị nhiễm độc bởi vi sinh vật gây hại như E. coli, Coliform … gấp hàng
chục lần cho phép, mùi hôi nồng nặc khó chịu. Nước thải phát sinh từ quá
trình tẩy rửa, sản xuất các nguyên liệu, các khâu chế biến với lưu lượng lớn
được thải trực tiếp ra môi trường.
Phủ Lý là thành phố thuộc tỉnh Hà Nam, Phủ Lý cách thành phố Hà
Nội 60 km về phía Nam. Nằm ở trung tâm tỉnh Hà Nam, gồm 11 phường và

10 xã. Hiện nay Phủ Lý đang từng bước phát triển theo hướng nông nghiệp
sạch, hình thành các vùng chuyên canh, ở đây cũng nổi tiếng với một số làng
nghề chế biến lương thực như: làm bún, miến, bánh đa ...
Xã Đinh Xá nằm trên trục đường tỉnh lộ ĐT 491, rất thuận lợi cho việc
trao đổi hàng hóa giữa các xã và các địa phương khác trong và ngoài tỉnh.
Nhờ lợi thế về giao thông mà xã Đinh Xá có được thị trường tiêu thụ lớn,
thuận lợi cho việc kinh doanh và tiêu thụ sản phẩm. Tuy nhiên việc sản xuất
và kinh doanh chủ yếu từ các hộ dân nhỏ lẻ mang tính tự phát có quy mô sản
xuất nhỏ. Nhưng do số lượng các hộ sản xuất lớn nên lượng nước thải do hoạt
động sản xuất kinh doanh thải ra hàng ngày rất lớn. Lượng nước thải này phát
sinh từ quá trình tẩy rửa, từ các khâu sơ chế nguyên liệu và chế biến …
Lượng nước thải này không được xử lý, mà xả thải trực tiếp ra hệ thống thoát
7


nước, đổ thẳng ra các ao, hồ, công trình thủy lợi phục vụ sản xuất nông
nghiệp hoặc dẫn thẳng ra sông Châu Giang.
Hiện nay nội dung bảo vệ môi trường đã được đưa vào quy ước của các
làng nhưng đây chỉ là biện pháp mang tính tạm thời. Các cấp chính quyền
cũng đã nâng cao công tác tuyên truyền, phổ biến pháp luật về bảo vệ môi
trường nhằm nâng cao ý thức người dân và các hộ sản xuất kinh doanh. Mặc
dù vậy tình hình nước thải từ các hộ sản xuất bún vẫn gây ô nhiễm nặng cho
môi trường, lượng nước thải này vẫn chưa có biện pháp xử lý nào hiệu quả.
Khiến cho nguồn nước ngầm sử dụng trong sinh hoạt bị ô nhiễm, kênh mương
ao hồ nước chuyển thành màu đen và bốc mùi nồng nặc khó chịu. Sức khỏe
người dân trong thôn bị ảnh hưởng, tỉ lệ người mắc bệnh hô hấp, tiêu hóa,
ngoài da tăng mạnh.
1.3. THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC THẢI HỮU CƠ
1.3.1. Tinh bột trong nước thải
Trong sản xuất bún lượng tinh bột rơi vãi cùng với lượng tinh bột đi

theo nước từ các quá trình ngâm, vo, ép… được thải ra ngoài. Tinh bột là một
cacbonhydrat cao phân tử bao gồm các đơn vị D-glucoza nối với nhau bởi
liên kết α-glucozit. Tinh bột dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polyme là
amiloza và amilopectin. Amiloza là polime mạch thẳng gồm các đơn vị Dglucoza liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glucozit. Amilopectin là polime
mạch nhánh, ngoài chuỗi glucoza thông thường còn có những chuỗi nhánh
liên kết với chuỗi chính bằng liên kết α-1,6-glucozit [7].
Trong tự nhiên, tinh bột là thành phần chủ yếu của các loại ngũ cốc, củ,
quả. Hàm lượng tinh bột có trong hạt và củ là 40 ÷ 70 %, trong các phần khác
của cây là 4 ÷ 25 %. Chúng đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng cho quá
trình nảy mầm của hạt, và là nguồn lương thực chủ yếu của con người. Enzym
thủy phân tinh bột phân hủy chủ yếu liên kết α-glucozit. Nhóm enzym này
gồm các enzym: α-amylaza, β-amylaza, glucoamylaza, dextrinaza [12]. Ngoài

8


tinh bột, trong nước thải sản xuất bún còn có lượng nhỏ protein, xenluloza
hemixenluloza.
1.3.2. Protein trong nước thải
Protein là hợp chất cao phân tử chứa nitơ. Protein là thành phần quan
trọng trong cơ thể động, thực vật. Sự phân giải protein trải qua các quá trình
thủy phân protein thành các polypeptit, sau đó là các axit amin, tiếp theo là các
quá trình amon hóa, nitrat hóa và phản nitrat hóa. Quá trình amon hóa là quá
trình chuyển hóa các hợp chất nitơ hữu cơ thành nitơ dạng khoáng. Quá trình
nitrat hóa là quá trình chuyển hóa các chất ammoniac ban đầu thành axit nitơ
sau đó thành axit nitric. Quá trình khử nitrat thành nitơ gọi là phản nitrat hóa
[12].
1.3.3. Xenluloza trong nước thải
Trong nước thải hữu cơ hàm lượng chiếm xenluloza là thành phần chủ
yếu của các tổ chức thực vật. Trong xác thực vật thành phần hữu cơ chiếm tỉ

lệ cao nhất bao giờ cũng là xenluloza. Hàm lượng xenluloza trong thực vật
thường thay đổi trong khoảng 30 ÷ 80 %. Khối lượng phân tử xenluloza rất
khác nhau phụ thuộc vào từng loại thực vật [23].
Xenluloza có cấu trúc lớp sợi song song, các phân tử và các chuỗi
xenluloza gắn với nhau nhờ mạng lưới liên kết hydro, còn các lớp gắn với
nhau nhờ lực Van-der-Van. Trong tự nhiên, các chuỗi glucan của xenluloza
có cấu trúc dạng sợi, đơn vị sợi nhỏ nhất có đường kính khoảng 3 nm. Các sợi
sơ cấp hợp lại thành vi sợi có đường kính 10 ÷ 40 nm, những vi sợi này hợp
thành bó sợi to có thể quan sát dưới kính hiển vi quang học. Toàn bộ lớp sợi
này có một lớp vỏ hemixenluloza và lignin rắn chắc bao bọc bên ngoài. Phân
tử xenluloza có cấu trúc không đồng nhất gồm hai vùng: Vùng kết tinh có trật
tự cao, rất bền vững và vùng vô định hình kém trật tự và bên vững hơn. Vùng
vô định hình có thể hấp thụ nước và trương lên, còn vùng kết tinh mạng lưới
liên kết hydrogen ngăn cản sự trương này. Xenluloza có cấu trúc đặc, bền
chắc cùng với sự có mặt của lớp vỏ hemixenlulo-lignin khiến cho sự xâm
9


nhập của enzym vào cấu trúc hêt sức khó khăn và làm tăng tính kỵ nước của
chuỗi β-1-4-glucan, làm cản trở tốc độ của phản ứng thủy phân.
Xenluloza là hợp chất cacbon chiếm tỉ trọng lớn nhất trong tổng số
hydratcacbon tự nhiên và là thành phần chủ yếu của rác, trong giấy, gỗ, thân
cây, cành cây, lá cây ... Xenluloza có cấu trúc rất bền vững. Không tan trong
nước, không bị tiêu hóa trong đường tiêu hóa của người và động vật. Nhưng
trong dạ dày của của động vật nhai lại và trong đất có nhiều vi sinh vật phân
giải được xenluloza [23].
1.3.4. Hemixenluloza trong nước thải
Trong tế bào thực vật hemixenluloza đứng thứ hai về khối lượng.
Trong thành phần của hemixenluloza có nhiều loại đường khác nhau, chính vì
vậy tên của chúng thường được gọi theo tên của một loại đường chủ yếu nào

đó có trong thành phần của chúng. Khối lượng phân tử của hemixenluloza
nhỏ hơn rất nhiều so với xenluloza, thường chúng chỉ có khoảng 150 gốc
đường. Các gốc đường này liên kết với nhau bằng liên kết β-1-4, β-1-3, β-1-6
glucozit. Các hemixenluloza thường tạo mạch ngắn và phân nhánh, so với
xenlulo thì hemixenluloza có cấu trúc không chặt chẽ dễ bị phân giải bởi axit
yếu và kiềm yếu, đôi khi còn bị phân giải trong nước nóng [23].
1.3.5. Một số vi sinh vật gây bệnh khác trong nước thải
Các vi sinh vật gây bệnh chủ yếu trong nước thải: Salmonella spp., một
vài loài Salmonella có thể hiện diện trong nước thải đô thị, kể cả S. typhi.
Doran và cộng sự cho rằng số lượng Salmonella khoảng 7.102/lít nước thải,
khoảng chừng đó Shigellae và khoảng 1.103/lít thường phát hiện trong nước
thải đô thị của khu vực nhiệt đới. Shigellae và V. cholera nhanh chóng chết đi
khi thải ra môi trường. Do đó nếu chúng ta sử dụng một biện pháp xử lý nào
đó để loại được Salmonella thì cũng có thể đảm bảo là phần lớn các vi khuẩn
kia đã bị tiêu diệt. Enteroviruses có thể gây bệnh nguy hiểm như sởi, viêm
màng não. Số lượng của chúng tương đối thấp hơn Enteroviruses. Ngoài các

10


vi sinh vật gây bệnh còn có một số kí sinh trùng gây bệnh: thông thường các
bệnh kí sinh trùng chủ yếu do Ascaris lumbricoide [7].
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ
Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất gây ô nhiễm ra khỏi nước, nước
thải. Khi đạt được những chỉ tiêu, yêu cầu cho từng loại nước thì có thể đổ
vào nguồn và tái xử dụng. Để đạt được các mục đích trên người ta thường dựa
vào đặc điểm của các loại tạp chất để chọn phương pháp xử lý thích hợp. Có
nhiều phương pháp xử lý nước thải: Xử lý cơ học, xử lý hóa học, xử lý sinh
học, xử lý cơ-lý-hóa và xử lý nhờ kết hợp các biện pháp sinh học và cơ-lý-hóa
[6]. Trong các phương pháp trên thì phương pháp xử lý sinh học được sử

dụng nhiều và đạt hiệu quả cao, phương pháp này thì đạt hiệu quả cao đối với
nước thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy, nhưng không hiệu quả đối
với nước thải công nghiệp chứa các chât vô cơ độc hại, các chât hữu cơ bền
vững và ít hiệu quả với các vi khuẩn gây bệnh [22].
1.4.1. Phương pháp xử lý cơ học
Thường áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được
xem như là bước đệm để loại bỏ các vật rắn có kích thước lớn và các tạp chất
không tan trong nước, các chất này có thể ở dạng vô cơ hoặc hữu cơ. Nhằm
đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo. Các
biện pháp cơ học thường được sử dụng là: lọc qua song chắn hoặc lưới, lắng,
lọc qua lớp cát và quay ly tâm [7].
1.4.2. Phương pháp xử lý hóa học
Là phương pháp chuyển hóa các chất bẩn có trong nước bằng cách
thêm hóa chất. Nhằm thu hồi các chất hoặc khử các chất có ảnh hưởng xấu
đến giai đoạn làm sạch sinh học sau này. Đây là phương pháp dựa trên các
phản ứng hóa học. Các phản ứng hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa,
phản ứng tạo kết tủa, phản ứng phân hủy, oxy hóa và khử. Người ta sử dụng
các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống nước
khép kín [7].
11


1.4.3. Phương pháp xử lý sinh học
Phương pháp phổ biến và kinh tế nhất để xử lý nước thải giàu chất hữu
cơ là phương pháp sinh học. Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt
động của các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước
thải. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn
dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình phát triển chúng nhận các chất
dinh dưỡng để sinh trưởng và sinh sản làm sinh khối chúng tăng lên. Quá
trình oxy hóa sinh hóa là quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật

[5]. Vi sinh vật ở đây là một quần thể và đông đảo nhất là vi khuẩn. Phân loại
theo hình thức dinh dưỡng ta chia làm hai loại là nhóm vi khuẩn tự dưỡng và
nhóm vi khuẩn dị dưỡng. Xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng
bởi chỉ tiêu COD hoặc BOD. Phương pháp này chỉ thực hiện được khi nước
thải không chứa các chất độc, tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ
của chúng không vượt quá mức cho phép [7].
1.5. CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM
Để đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ ô nhiễm của nước nói
chung thì có rất nhiều các thông số. Tuy nhiên, mỗi loại nước với thành phần
các chất có trong đó mà ta chọn những thông số thích hợp nhất rồi so sánh với
tiêu chuẩn cho phép về thành phần hóa học và sinh học đối với từng loại nước
sử dụng cho các mục đích khác nhau. Các thông số cơ bản để đánh giá chất
lượng nước thải hữu cơ là: pH, độ đục, các chất rắn lơ lửng, oxy hòa tan …
Đặc biệt hai chỉ số BOD và COD có ý nghĩa rất quan trọng. Theo QCVN
40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, một
số thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp (bảng 1.1).

12


Bảng 1.1. Một số thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
Đơn vị

Thông số

QCVN 40:2011/BTNMT
Cột A

Cột B

C

40

40

-

6÷9

5,5 ÷ 9

Màu

Pt-Co

50

150

Chất rắn lơ lửng

mg/l

50

100

COD

mg/l

75

150

BOD5

mg/l

30

50

Tổng nitơ

mg/l

20

40

Tổng photpho

mg/l

4

6

NH4(N)

mg/l

5

10

Coliform

MPN/100ml

3000

5000

o

Nhiệt độ
pH

Màu sắc
Nước bình thường không có màu, nước trong các ao hồ có thể có màu
tùy thuộc vào các chất có mặt trong đó. Nước thải thường có màu nâu đen, đỏ
hoặc đỏ nâu. Màu sắc của nước là do các chất hữu cơ, vô cơ có mặt trong
nước gây nên. Màu sắc của nước ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm khi sử
dụng nước có màu trong sản xuất [12].
Màu của nước là do:
+ Các chất hữu cơ và phần chết của thực vật gọi là màu thực vật, màu
này rất khó xử lý được bằng phương pháp đơn giản. Ví dụ rong tảo làm nước

có màu xanh.
+ Các chất vô cơ là những hạt rắn có màu gây ra, màu này có thể xử lý.
Có nhiều phương pháp xác định màu của nước, nhưng thường dùng ở
đây là phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn là Chlophantinat coban.

13


Cường độ màu của nước xác định theo phương pháp so màu khi lọc bỏ các
chất vẩn đục [12].
Mùi của nước
Nước tự nhiên sạch không mùi, nước thải và nước ô nhiễm thường có
mùi khó chịu từ nhẹ đến hôi thối. Có thể xác định mùi của nước theo phương
pháp đơn giản sau: Mẫu nước chứa trong bình có nắp đậy kín, lắc trong
khoảng 10 ÷ 20 giây, sau đó mở nắp, ngửi mùi và đánh giá: không mùi, mùi
nhẹ, trung bình, nặng và rất nặng [12].
Độ pH
Nồng độ pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình
xử lý. Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc
tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 ÷ 7,6. Môi trường thuận lợi nhất để vi
khuẩn phát triển là môi trường có pH 7 ÷ 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có
giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi
nhất với pH từ 4,8 ÷ 8; còn vi khuẩn nitrat với pH 6,5 ÷ 9,3. Vi khuẩn lưu
huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 ÷ 4. Ngoài ra pH còn ảnh
hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn
bằng phèn nhôm.
Nước thải sinh hoạt có pH từ 7,2 ÷ 7,6
Nhu cầu oxy sinh hóa - BOD
BOD là nhu cầu oxy sinh hóa hay nhu cầu oxy sinh học, là lượng oxy
cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước bằng VSV

(chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí.
Chỉ tiêu BOD là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để xác định
mức ô nhiễm của nước. Nó chỉ biểu thị lượng chất hữu cơ có thể bị phân hủy
bởi VSV.
Trong thực tế không thể xác định lượng oxy cần thiết để VSV oxy hóa
hoàn toàn chất hữu cơ có trong nước, mà chỉ cần xác định lượng oxy cần thiết
khi ủ ở nhiệt độ 20 oC trong 5 ngày ở phòng tối để tránh quá trình quang hợp,
14


khi đó có khoảng 70 ÷ 80 % nhu cầu oxy được sử dụng và kết quả được biểu
thị là BOD5.
Nhu cầu oxy hóa học - COD
COD là nhu cầu oxy cần thiết để oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ và các
chất khử có trong nước thành CO2 và H2O.
Hàm lượng các chất rắn
Các chất rắn có trong nước là: Các chất vô cơ là dạng các muối hòa tan
hoặc không tan như đất đá ở dạng huyền phù lơ lửng. Các chất hữu cơ như
xác các vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động vật phù du …, các chất
hữu cơ tổng hợp như phân bón, các chất thải công nghiệp.
Chất rắn ở trong nước gồm có: Tổng chất rắn (TS) được xác định bằng
trọng lượng khô phần còn lại sau khi cho bay hơi nước trên bếp cách thủy rồi
sấy khô ở 105 oC cho đến khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính bằng mg
(hoặc g/l). Chất rắn lơ lửng ở dạng huyền phù (SS). Hàm lượng các chất
huyền phù là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh.
Chất rắn hòa tan (DS). Hàm lượng chất rắn hòa tan chính là hiệu số của tổng
chất rắn với huyền phù: DS = TS – SS. Đơn vị tính bằng g (hoặc mg) [19].
Hàm luợng nitơ
Trong môi trường nước, hợp chất nitơ tồn tại chủ yếu ở dạng amoni
(NH4+), nitrat (NO3-), ít hơn ở dạng nitrit (NO2-) và trong một số hợp chất hữu

cơ khác. Thành phần được xem là bền đối với môi trường và không gây hiệu
quả xấu cho môi trường là khí nitơ (N2).
Các quá trình trong chu trình nitơ chuyển đổi nitơ từ dạng này sang
dạng khác đều được tiến hành bởi các nhóm vi sinh vật khác nhau với mục
đích lấy năng lượng hoặc để tích tụ nitơ thành một dạng cần thiết cho sự phát
triển của chúng. Các dạng nitơ hữu cơ từ nguồn động thực vật sau khi chết
được các vi khuẩn amoni hóa chuyển hóa thành dạng NH4+ ; sau đó NH4+
được chuyển hóa thành NO2- nhờ vi khuẩn nitrit hóa; NO2- sinh ra được nhóm

15


sinh vật nitrat hóa chuyển hóa thành NO3; cuối cùng nitrat được nhóm sinh
vật kỵ khí chuyển thành dạng nitơ phân tử nhờ quá trình khử nitrat [7].
Hiện nay, kết hợp phương pháp sinh học trong xử lý đối với cả nitơ,
photpho trong nước ô nhiễm đang là một hướng nghiên cứu mới. Trong
nghiên cứu của Jorgensen và Pauli, một số chủng vi sinh vật có khả năng tích
lũy photpho cũng có khả năng khử nitrat [14].
Hàm lượng photpho
Các hợp chất chứa photpho trong tự nhiên thường khó phân giải. Các
nguồn nước thải chăn nuôi, biogas … thường có hàm lượng photpho cao.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải, hàm lượng photpho trong nước thải
vượt quá 6 mg/l có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng (dư thừa các chất dinh
dưỡng), gây tác động trực tiếp đến động vật, thực vật và gây ảnh hưởng đến
môi trường sinh thái. Việc xử lý nước thải giàu photpho thường khó thực hiện
bằng còn đường sinh học do trong tự nhiên số lượng loài vi sinh vật phân giải
chuyển hóa photpho không nhiều. Một số chủng vi sinh vật phân lập trong tự
nhiên có khả năng tích lũy photphat cao thuộc các chi: Acinetobacter,
Aeromonas, Pseudomonas, Alcaligenes, Bacillus, … [5, 6]. Kết quả nghiên
cứu về khả năng thu nhận tích lũy photpho của các chi vi khuẩn cho thấy sau

20 giờ vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas có khả năng thu nhận 14,34 mg/l khi
tiến hành ở điều kiện yếm khí, chi Enterobacteriaceae có khả năng thu nhận
8,91 mg/l, chi Alcaligenes là 6,43 mg/l, Staphylococcus là 6,23 mg/l, Bacillus
là 4,41 mg/l ở điều kiện hiếu khí [5]. Sự tích lũy photphat cung cấp nguồn
năng lượng cho vi sinh vật phát triển. Trong cơ thể vi sinh vật, photpho tích
lũy ở dạng chủ yếu là photphat. Photphat chiếm đến 12 % trọng lượng tế bào
đối với vi khuẩn có hoạt tính tích lũy photphat, trong khi ở vi khuẩn không
tích lũy photphat chỉ có khoảng 1 ÷ 3 %. Xử lý nước thải có chứa các hợp
chất photpho bằng phương pháp sinh học dựa trên khả năng của một số nhóm
vi sinh vật tích lũy lượng photpho nhiều hơn mức cơ thể chúng cần trong điều
kiện hiếu khí. Thông thường hàm lượng photpho trong vi sinh vật chiếm từ
16


1,5 ÷ 2,5 % khối lượng tế bào khô, một số loài có khả năng hấp thu cao hơn,
từ 6 ÷ 8 % [2], [10].
Nghiên cứu Van Bethum và cộng sự, cho thấy photpho trong cơ thể vi sinh
vật được tích lũy dưới dạng chủ yếu là photphat. Trong cơ thể của chúng,
photphat có thể chiếm đến 12 % trọng lượng tế bào đối với vi khuẩn có tích
lũy polyphotphat, và với vi khuẩn không tích lũy polyphotphat, chỉ chiếm
khoảng 1 ÷ 3 % trọng lượng tế bào [2].
Chỉ số vệ sinh (E. coli)
Nước làm lan truyền các nguồn bệnh và trong thực tế các bệnh lây lan
qua môi trường nước là nguyên nhân chính gây ra nhiều loại bệnh có thể dẫn
đến tử vong, nhất là ở các nước đang phát triển. Các tác nhân gây bệnh
thường được bài tiết ra trong phân của người và động vật bị bệnh, bao gồm
các nhóm chính sau: Các vi khuẩn, virus, động vật đơn bào, giun kí sinh. Chất
lượng về mặt vi sinh của nước thường được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ số E.
coli [16].
1.6. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ

1.6.1. Các vi sinh vật thường dùng trong xử lý nước thải hữu cơ
1.6.1.1. Vi sinh vật phân giải tinh bột
Có nhiều loại vi khuẩn có khả năng phân hủy tinh bột, đó là vi khuẩn
Bacillus, Pseudomonas, Athrobacter, Achromobacter, Agrobacterium ... Một
số vi sinh vật có khả năng tiết ra các loại enzym trong hệ enzym amilaza. Xạ
khuẩn cũng có một số chỉ có khả năng phân hủy tinh bột. Đa số vi sinh vật
đều không có khả năng tiết ra một hoặc vài enzym trong hệ đó, chúng chỉ có
khả năng tiết ra môi trường [2].
1.6.1.2. Vi sinh vật phân giải protein
Nhờ các vi sinh vật hoại sinh, protein được phân giải thành các axit
amin. Các axit amin này lại được một số nhóm vi sinh vật phân giải thành
NH3 hoặc NH4+ gọi là nhóm vi khuẩn amin hóa. Quá trình này gọi là sự kháng

17


hóa chất hữu cơ vì qua đó nitơ hữu cơ được chuyển thành dạng nitơ khoáng.
Dạng NH4+ sẽ chuyển hóa thành dạng NO3- nhờ nhóm vi khuần nitrat hóa.
Nhóm vi khuẩn nitrat hóa bao gồm bốn chi khác nhau: Nitrosomonas,
Nitrozocystic, Nitrozolobus và Nitrosospira, chúng đều thuộc loại dị dưỡng
bắt buộc [2].
1.6.1.3. Vi sinh vật phân giải xenluloza
Nguồn xenluloza được thu thập từ các nguồn như từ động vật, thực vật,
và vi sinh vật. Trong tự nhiên có rất nhiều loại vi sinh vật có khả năng tiết ra
một hoặc một số loại enzym là tác nhân của quá trình phân giải chuyển hóa
các loại hợp chất hữu cơ. Biến các chất từ dạng thô thành các chất dinh dưỡng
dễ hấp thụ trong đất. Tham gia phân giải xenluloza và các hợp chất hữu cơ
khó phân hủy khác có nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau. Trong đó, được
nghiên cứu và biết đến nhiều nhất là vi khuẩn, nấm mốc và xạ khuẩn. Nấm
mốc là nhóm có khả năng tiết ra môi trường một lượng lớn enzym với đầy đủ

các thành phần nên khả năng phân giải xenluloza rất mạnh. Một số loại có khả
năng phân giải xenluloza đáng chú ý là Trichoderma ressei, Trichoderma
viride [7].
Vi khuẩn cũng có khả năng phân giải xenluloza nhưng không mạnh
bằng nấm sợi do lượng enzym tiết ra môi trường ít hơn và thành phần enzym
cũng không đầy đủ. Các vi khuẩn có khả năng phân hủy xenluloza khá mạnh
như: Cellulomonas, Vibrio, Archomobacter [8]. Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật
nhân sơ với số lượng loài lớn và phân bố ở nhiều vùng sinh thái khác nhau.
Nhiều nghiên cứu cho thấy đây là nhóm vi sinh vật có hoạt tính sinh học quý
như khả năng sinh chất kháng sinh và các enzym ngoại bào rất cao. Một số
loại xạ khuẩn có khả năng phân giải xenluloza cao như: Streptomyces,
Actinomyces, Nocardia.
1.6.1.4. Vi sinh vật phân giải hemixenluloza
Phần lớn hemixenluloza có tính chất tương đồng với xenluloza, do đó
cơ chế phân giải hemixenluloza cũng tương tự như phân giải xenluloza. Tuy
18