Xác định cơ sở khoa học của việc sử dụng nước thải của nhà máy chế biến hoa quả thuộc Công ty Cổ phần Thực phẩm Xuất khẩu Đồng Giao sau xử lý để tưới

i

Luận văn được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội với sự
giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của các thầy giáo, cô giáo và bạn bè.
Trước hết cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo PGS.TS.
Phạm Thị Minh Thư, người đã hướng dẫn em hoàn thành luận văn này. Em
cũng xin chân thành cảm ơn: Trường Đại Học Thủy Lợi, các thầy cô giáo
Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước và th ầy giáo, cô giáo của Trường đã tạo điều
kiện, truyền đạt các kiến thức để em có thể hoàn thành khóa học Thạc sỹ này.
Em cũng vô cùng biết ơn các cơ quan đoàn thể , bạn bè đã giúp đỡ ch ỉ
dẫn, giúp em thu thập và phân tích dữ liệu đồng thời góp những ý kiến quý
báu trong luận văn này.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới những người thân yêu trong gia
đình đã động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành
luận văn. Do hạn chế về trình độ cũng như thời gian và tài liệu thu thập, luận
văn chắc chắn không thể tránh khỏi các thiếu sót, em rất mong nhận được sự
thông cảm, lời góp ý chân tình của thầy cô và bạn bè quan tâm tới vấn đề này.
Hà Nội, Ngày 28 Tháng 11 Năm 2010
Tác giả: Nguyễn Thị Kim Liên


ii

MỤC LỤC
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
Danh mục các hình vẽ ....................................................................................... v
Danh mục các bảng biểu .................................................................................. vi
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU ..................................................................................... 1
I.1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................... 1
I.2. Mục tiêu nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu .......................................... 2
I.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 2

I.4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 2
CHƯƠNG II: TÍNH THÍCH HỢP CỦA VIỆC SỬ DỤNG NƯỚC THẢI
NHÀ MÁY CHẾ BIẾN DỨA SAU XỬ LÝ ĐỂ TƯỚI ................................... 3
II.1. Đặt vấn đề .............................................................................................. 3
II.2. Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của nhà máy ................................. 4
II.3. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu .............................................. 7
II.4. Xây dựng mô hình thực tế hệ lọc sinh học dựa trên mô hình thực
nghiệm.......................................................................................................... 10
II.5. Thí nghiệm ........................................................................................... 10
CHƯƠNG III: KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NƯỚC THẢI SAU XỬ LÝ LÀM
NƯỚC TƯỚI................................................................................................... 14
III.1. Khả năng tổng hợp Amino levunilic acid của một số chủng vi khuẩn
quang hợp tía................................................................................................ 14
III.2.Khả năng tổng hợp ALA của chủng VKQHT 4bII được nuôi trong
nước thải chế biến dứa ................................................................................. 16
III.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải chế biến dứa đã được sử dụng để
nuôi chủng VKQHT đến một số cây rau màu ............................................. 17
III.4.Kết luận về khả năng sử dụng nước thải của nhà máy chế biến dứa sau
xử lý để tưới ................................................................................................. 21


iii

CHƯƠNG IV: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC SỬ DỤNG NƯỚC THẢI
NHÀ MÁY CHẾ BIẾN SAU XỬ LÝ ĐỂ TƯỚI ........................................... 22
IV.1. Đánh giá khả năng nguồn nước sử dụng cho tưới tại khu vực nghiên
cứu................................................................................................................ 22
IV.1.1. Nguồn nước mặt ........................................................................... 22
IV.1.2. Nguồn nước ngầm ........................................................................ 25
IV.1.3. Nguồn nước thải của nhà máy chế biến hoa quả thuộc Công ty Cổ

phần Thực phẩm Xuất khẩu Đồng Giao .................................................. 26
IV.1.4. Hiện trạng tưới nước .................................................................... 27
IV.1.5. Tình hình tiêu trong khu vực ....................................................... 28
IV.1.6. Phương hướng sử dụng đất và phát triển thuỷ lợi........................ 28
IV.2. Tham khảo một số kết quả xử lý nước thải để tái sử dụng ................ 39
IV.2.1. Xử lý nước thải thành nước uống tại trung tâm cứu hộ gấu Việt
Nam nằm ở vườn quốc gia Tam Đảo ....................................................... 39
IV.2.2. Xử lý nước thải bằng bèo Nhật Bản ............................................ 39
IV.2.3. Xử lý nước thải sinh hoạt để làm nước uống - TS Mai Thanh
Truyết , Kiều bào Mỹ ............................................................................... 41
IV.3. Hiệu quả kinh tế-xã hội-môi trường ................................................... 44
IV.3.1. Mục đích tính toán kinh tế ........................................................... 44
IV.3.2. Cơ sở tính toán các chỉ tiêu kinh tế của tưới nước ...................... 40
IV.3.3. Phân tích một số tác động của dự án đối với kinh tế-xã hội vùng
nghiên cứu ................................................................................................ 42
IV.4. Nội dung tính toán các chỉ tiêu kinh tế của dự án tưới dứa ............... 49
IV.4.1. Xác định tổng chi phí của dự án .................................................. 44
IV.4.2. Xác định lợi ích của lợi án tưới dứa............................................. 46
IV.5. Xác định các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế của dự án dưa ........................ 52
IV.6. Hiệu quả xã hội và môi trường .......................................................... 52


iv

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 54
Tài liệu tham khảo ........................................................................................... 55


v

Danh mục các hình vẽ
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy chế biến hoa quả ........... 5
Hình 2.2: Sơ đồ hệ lọc sinh học ........................................................................ 8
Hình 2.3: Hệ lọc sinh học.................................................................................. 8
Hình 2.4: Sơ đồ hệ lọc sinh học thực tế .......................................................... 10
Hình 2.5: Sơ đồ quá trình phân huỷ chất hữu cơ ........................................... 12
Hình 3.1: Ảnh hưởng của nước thải chế biến dứa đã sử dụng nuôi VKQHT4bII .................................................................................................................. 19
Hinh 3.2: Ảnh hưởng của nước thải đã sử dụng nuôi VKQHT – 4IIb và môi
trường Knop .................................................................................................... 20
Hình 3.3: Thí nghiệm dùng nước thải sau xử lý để tưới dứa .......................... 21


vi

Danh mục các bảng biểu
Bảng 2.1: Kết quả phân tích chất lượng nước sau các công đoạn ban đầu....... 6
Bảng 2.2: Kết quả phân tích nước thải trước và sau khi xử lý 48h ............... 12
Bảng 2.3: Kết quả phân tích nước thải trước và sau khi xử lý 72h ............... 13
Bảng 3.1: Hàm lượng ALA tích lũy trong môi trường nuôi một số VKQHT
phân lập tại Việt Nam ..................................................................................... 15
Bảng 3.2: Động thái tích lũy ALA trong dịch nuôi chủng VKQHT 4bII (có bổ
sung 2,5mM glycin và 5mM axit levunilic – LA) được nuôi ở điều kiện kỵ
ánh sáng ........................................................................................................... 16
Bảng 3.3: Động thái tích lũy sinh khối (∆OD) và hàm lượng ALA trong nước
thải chế biến dứa (có bổ sung 2,5mM glycin và 5mM axit levunilic – LA)
được nuôi ở điều kiện kỵ ánh sáng ................................................................. 16
Bảng 3.4: Hàm lượng ALA tích lũy của chủng 4bII trong nước thải có bổ
sung 5mM glycin và LA ở các nồng độ khác nhau ........................................ 17
Bảng 3.5: Hàm lượng ALA tích lũy (sau 5 ngày) của chủng 4bII trong nước
thải có bổ sung 2,5mM LA và glycin ở các nồng độ khác nhau.................... 17

Bảng 3.6: Biến động sinh khối VKQHT – 4bII, BOD và ALA trong nước thải
chế biến dứa..................................................................................................... 18
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nước thải có bổ sung 2,5mM glycin và LA (nước
thải đã sử dụng nuôi VKQHT) ........................................................................ 18
Bảng 4.1a: Đặc trưng cơ bản của các hồ chứa vùng Đồng Giao .................... 23
Bảng 4.1b: Chất lượng nước mặt của khu vực Đồng Giao, Ninh Bình .......... 24
Bảng 4.2: Kết quả phân tích mẫu nước ngầm tại Đồng Giao-Ninh Bình ....... 26
Bảng 4.3: Tính toán giá trị thu nhập thuần tuý của 100 ha cây dứa trong điều
kiện không có dự án ........................................................................................ 47
Bảng 4.4: Tính toán giá trị thu nhập thuần tuý của 100 ha cây dứa trong điều
kiện có dự án ................................................................................................... 48
Bảng 4.5: Bảng tính các chỉ tiêu NPV, IRR và B/C (phương án cơ sở) ......... 50


1

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
I.1. Tính cấp thiết của đề tài
Cây dứa là cây có khả năng chịu hạn cao, không kén đất vì vậy được
trồng nhiều ở các vùng trung du và miền núi. Khu vực Đồng giao của tỉnh
Ninh Bình nổi tiếng là một vùng trồng dứa chuyên canh lớn trong cả nước với
khoảng hơn 2000 ha, sản phẩm của cây dứa Đồng Giao đã được tiêu thụ ngày
cành tăng ở nhiều thị trường khó tính trên thế giới như: Nhật Bản, Mỹ, Châu
Âu và các nước phát triển khác.
Cây dứa đã khẳng định là cây trồng có hiệu quả kinh tế cao, góp phần
xóa đói giảm nghèo và làm giầu cho người dân trong tỉnh Ninh Bình. Bên
cạnh những thế mạnh về truyền thống, kinh nghiệm sản xuất, thị trường tiêu
thụ và giá trị kinh tế đem lại, thì cây dứa đang gặp phải những khó khăn về
yêu cầu chất lượng sản phẩm, các tiêu chuẩn trong tiêu dùng và xuất khẩu
ngày càng khắt khe đối với người sản xuất dứa.

Khu vực chuyên canh dứa Đồng Giao đang cần có một chế độ tưới và
công nghệ tưới thích hợp đáp ứng được tình hình thực tế của vùng là: Tăng
năng suất và chất lượng quả dứa, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và
xuất khẩu trước tình hình diện tích trồng dứa bị hạn chế. Chế độ tưới và công
nghệ tưới phù hợp với địa hình đồi núi thấp, nguồn nước khan hiếm, đất đai
phát triển trên địa tầng có hoạt động kaster khá phổ biến … Ngoài ra, chi phí
tưới thấp, có thể áp dụng trong sản xuất đại trà và không đem lại những tác
động xấu về môi trường, đây là những mục tiêu mà đề tài luận văn hướng tới
và mong mỏi được đóng góp phần nào.


2

I.2. Mục tiêu nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
Xác định cơ sở khoa học của việc sử dụng nước thải của nhà máy chế biến
hoa quả thuộc Công ty Cổ phần Thực phẩm Xuất khẩu Đồng Giao sau xử lý
để tưới
I.3. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài dự kiến thực hiện các nội dung nghiên
cứu sau đây:
i. Xác định tính thích hợp của nước thải nhà máy chế biến dứa sau xử lý để
tưới
ii. Đánh giá khả năng sử dụng nước thải sau xử lý làm nước tưới
iii. Xác định cơ sở khoa học của việc sử dụng nước thải của nhà máy chế
biến hoa quả sau xử lý để tưới
I.4. Phương pháp nghiên cứu
− Kế thừa kết quả của các nghiên cứu trong nước và quốc tế;
− Bố trí thí nghiệm, thực nghiệm ngoài đồng ruộng;
− Ứng dụng phương pháp phân tích thống kê: xây dựng các đường hồi quy
tuyến tính về mối quan hệ giữa tưới nước với sinh trưởng, năng suất, chất

lượng của cây dứa;
− Áp dụng phần mềm tính toán thủy lực (Hydrocalculation) của Israel
trong tính toán kế hệ thống tưới phun mưa và lựa chọn đường ống tưới
thích hợp


3

CHƯƠNG II: TÍNH THÍCH HỢP CỦA VIỆC SỬ DỤNG NƯỚC THẢI
NHÀ MÁY CHẾ BIẾN DỨA SAU XỬ LÝ ĐỂ TƯỚI
II.1. Đặt vấn đề
Từ các công đoạn chế biến dứa quả tại nhà máy chế biến hoa quả thuộc
Công ty Cổ phần Thực phẩm Xuất khẩu Đồng Giao thải ra một lượng lớn
nước thải (trên một đơn vị nguyên liệu), hàm lượng chất ô nhiễm trong nước
thải không quá cao. Nhưng cũng không thể đổ thẳng ra ngoài môi trường. Để
xử lý làm sạch nguồn thải đó người ta thường sử dụng công nghệ sinh học xử
lý và tái sử dụng nó trong sản xuất nông nghiệp.
Để giảm bớt lượng chất ô nhiễm cũng như giảm chi phí vận hành hệ lọc
sinh học, đề tài luận văn dự kiến nghiên cứu sử dụng một số loại vi khuẩn đặc
thù để giảm bớt thành phần ô nhiễm trong nước thải từ phân xưởng đồ hộp và
tận dụng phần thải chứa hoạt chất sinh học có khả năng tham gia vào quá
trình kích thích sinh trưởng để tưới dứa.
Nước thải sau xử lý nếu đạt tiêu chuẩn nước để dùng cho thủy lợi và có
thể thu gom để tưới sẽ không những có ý nghĩa về mặt khoa học, nâng cao
hiệu quả kinh tế thông qua việc tăng hệ số quay vòng sử dụng nước, giảm một
phần chi phí đầu tư cho hệ thống tưới mà còn rất có ý nghĩa về mặt giáo dục
nâng cao ý thức tiết kiệm nước cho người sản xuất, đặc biệt đối với những
vùng mùa khô nguồn nước khan hiếm; nâng cao ý thức bảo vệ môi trường của
công nhân nhà máy, cộng đồng cư dân sống trong khu vực. Bên cạnh đó, việc
xử lý nước thải tốt để bảo vệ môi trường và quay vòng sử dụng nước sẽ tạo

điều kiện để quảng bá thương phẩm của nhà máy với các thị trường có yêu
cầu cao về tiêu chuẩn bảo vệ môi trường như Cộng đồng chung Châu Âu, Mỹ,
Nhật.


4

Từ đặc trưng nước thải của nhà máy chế biến hoa quả thuộc Công ty Cổ
phần Thực phẩm Xuất khẩu Đồng Giao là có chứa hàm lượng chất hữu cơ rất
cao nên công nghệ xử lý hiệu quả và thường được áp dụng là công nghệ sinh
học.
Công nghệ sinh học xử lý nước t hải bao gồm: công nghệ sinh học xử lý
nước thải trong điều kiện tự nhiên và công nghệ sinh học xử lý nước thải
trong điều kiện nhân tạo. Công nghệ sinh học xử lý nước thải trong điều kiện
tự nhiên dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nước do đó cần có nhiều
nước và đất . Công nghệ sinh học xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo
thường dùng là công nghệ Biofin và công nghệ Aroten.
Trong đề tài “Nghiên cứu chế độ tưới và giữ ẩm cho dứa vùng đồi Bắc
Trung bộ nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và giá trị thương phẩm” các
tác giả đã nghiên cứu thực nghiệm thành công mô hình xử lý nước thải kết
hợp hai công nghệ sinh học xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo là Biofin
và Aroten.
II.2. Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của nhà máy
Thực tế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy chế biến hoa quả thuộc
Công ty Cổ phần Thực phẩm Xuất khẩu Đồng Giao trong giai đoạn sản xuất
cao điểm (7-8 tháng/ năm) trung bình mỗi ngày thải ra k hoảng 400-700m3
nước thải. Hình 2.1 là sơ đồ của hệ thống xử lý nước thải hiện trạng.


5

3
Nước thải

1
2

4

7
5

Không khí

8
6
Nước thải đã xử lý

Hình 1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải - Nhà máy chế biến TPXK Đồng Giao
1- Song chắn rác

5- Bể Aeroten

2. Ngăn tiếp nhận nhận nước thải

6- Bể tiêu hủy bùn

3- Bơm nước thải

7- Bơm bùn

4- Bể điều hòa

4- Máy thổi khí

Hỡnh 2.1: S cụng ngh x lý nc thi nh mỏy ch bin hoa qu
Nc thi t khu vc sn xut ca nh mỏy ch bin hoa qu ng Giao
kộo theo cỏc cht rn cú kớch thc ln v lu lng dũng thi cng nh nng
cỏc cht ụ nhim trong nc thi khụng u m bin thiờn theo cỏc thi
im trong ngy. Theo kờt qua phõn tớch mu nc thi sau x lý ly ti u
kờnh dn sau tng ca nh mỏy (ni nc thi chy ra t b lc sinh hc )
cho thõy cac chi tiờu cha thoa man tiờu chuõn nc thai c thi vo mụi
trng (QCVN 01: 2008/BTNMT) la pH , COD, BOD5. Theo kt qu phõn
tớch cỏc mu sau x lý ca nh mỏy Bng

1 cho thy: nc thai sau x lý

(Mõu 2) COD = 110 mg/l, BOD5 = 55,35 mg/l, pH = 5,2 l cao hn tiờu
chun cho phộp, khi gp suụi (Mõu 3) thi tõt ca cac chi tiờu ờu di mc tiờu
chuõn cho phep.


6

Bảng 2.1: Kết quả phân tích chất lượng nước sau các công đoạn ban đầu
Số
TT

Chỉ tiêu
phân tích

ĐV tính

Kết quả phân tích
Mẫu 1 Mẫu 2

Mẫu 3

Mẫu 4

Tiêu chuẩn
chất lượng
nước

31,5

31,6

28,6

28,6

40

5,18

5,2

7,35

7,35

5,5÷9

1

Nhiệt độ

2

pH

3

COD

mg/l

260

110

48

12

100

4

BOD5

mg/l

120

55,35

27,9

25,7

50

5

NH3

mg/l

1,57

1,43

0,92

0,91

4

6

Đồng

mg/l

0,07

0,05

0,06

0,05

1

7

Sắt

mg/l

0,15

0,17

0,16

0,15

5

8

Độ dẫn
điện

µS/ cm

225

365

201

215

9

TDS

mg/l

117,5

191,5

100

108

10

Tổng N

mg/l

15,68

8,4

5,6

5,6

60

11

Tổng P

mg/l

0,68

1,04

0,42

0,08

6

12

Coliform

MPN/1
00ml

620

Âm
tính

Âm
tính

Âm
tính

10.000

0

C

Ghi chú: Mẫu 1: Đầu vào hệ thống xử lý nước thải ; Mẫu 2: Sau xử lý;
Mẫu 3: Lấy tại suối, phía sau điểm thải; Mẫu 4: Lấy tại suối, phía trước điểm
thải

Tuy nhiên có 3 lý do để đ ặt ra yêu cầu cần xử lý triệt để nước thải để
ngay sau xử lý nước thải đã đạt tiêu chuẩn cho phép : một là để tới được suối ,
nước thải cần đi qua khu dân cư sinh sống, nước thải khi bị trữ lại ở khe rãnh,
các chất hữu cơ lên men gây mùi khó chịu ; hai là suối có dòng chảy phân bố
không đều theo mùa , mùa khô thường cạn kiệt nước cùng với khí hậu nắng
nóng mùi sẽ tạo ra từ lên men chất hữu cơ ; ba là nước thải sau khi dẫn qua
khu dân cư, khu trồng trọt của các đội một phần còn lại dẫn đổ vào hồ sinh


7

thái Yên Thắng sẽ ảnh hưởng không tốt tới quần thể sinh vật trong hồ và có
nguy cơ gây ô nhiễm nước hồ ảnh hưởng đến du lịch sinh thái trong khu vực.
Trong khuôn khổ của luận văn, khả năng hấp thụ và phân hủy các hợp
chất hữu cơ có trong nước thải của vi sinh vật được nghiên cứu thông qua các
chỉ tiêu xác định BOD, COD. Áp dụng hệ lọc sinh học với vật liệu lọc là sỏi
nhẹ Kamezit có khả năng kết dính màng vi khuẩn trên bề mặt.
II.3. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Nguyên lý cơ bản của dây chuyền xử lý nước thải sử dụng công nghệ
sinh học được chia làm 3 công đoạn:
1. Xử lý sơ bộ hay xử lý cấp 1: ở công đoạn này các chất rắn, rác được giữ
lại bởi hệ thống lưới chắn rác;
2. Xử lý cơ bản hay xử lý cấp 2: trong công đoạn này các chất thải hữu cơ
được phân huỷ bởi các vi khuẩn thành các hợp chất vô cơ và chuyển các
chất hữu cơ ổn định thành bông cặn để dễ loại bỏ ra khỏi nước. Ở công
đoạn này xử lý nước thải dược chia ra làm nhiều nhóm khác nhau, phụ
thuộc vào các tính chất và thiết bị sử dụng;
3. Xử lý bổ sung hay xử lý cấp 3: trong công đoạn này chỉ cần khử khuẩn
để đảm bảo nước trước khi đổ vào lưu vực không còn vi khuẩn gây bệnh.
Ở công đoạn xử lý cơ bản , quá trình sinh trưởng lơ lửng của vi khuẩn

được đề cập tới và được hiểu với nghĩa là “Bùn hoạt tính” ở cả hai điều kiện
kỵ khí và hiếu khí. Sinh trưởng gắn kết được hiểu với nghĩa “Màng sinh học”.
Dựa vào nguyên lý cơ bản của dây chuyền xử lý nước thải sử dụng công nghệ
sinh học, hệ lọc sinh học được đưa vào thử nghiệm với vi khuẩn phát triển tốt
ở cả hai diều kiện hiếu khí và kỵ khí.


8

Hệ lọc sinh h ọc: Hệ lọc sinh học được thiết kế bằng thuỷ tinh. Bể được
chia làm 7 khoang, có kích thước theo hình vẽ (Hình 2.2, 2.3) với các kích
thước thiết kế như sau:
− Dung tích bể là 67320cm3
− Bơm nước hồi lưu đặt ở khoang thứ 7, có công suất thiết kế Q max = 1500
l/h.
− Trong khoang 1, 2, 4, 6 được bổ sung hạt sỏi nhẹ Kazemit (sản xuất tại
Việt nam được cung cấp t ừ công ty cổ phần Bennet). Hạt sỏi này là vật
liệu dễ thấm nước, vi khuẩn dễ dàng gắn kết trên bề mặt.
Chủng vi khuẩn: Vi khuẩn được phân lập từ bùn lắng và cặn nước thải ở
cửa cống của hệ thải của Công ty Cổ phần Thực phẩm Xuất khẩu Đồng Giao
và được lưu giữ tại phòng thí nghiệm của Trung tâm An toàn Bức xạ và Kĩ
thuật Môi trường thuộc Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân.

(3)
(1)

(2)

(5)
(4)

(6)

(7)

(B)

Hình 2.2: Sơ đồ hệ lọc sinh học


9

Hình 2.3: Hệ lọc sinh học
Trước khi đưa vào xử lý nước thải chủng vi sinh được hoạt hóa trong
môi trường giàu dinh dưỡng và đầy đủ vi lượng . Khi môi trường tạo được
lượng tối đa vi sinh vật sẽ cho chủng vi sinh vào thí nghiệm xử lý nước thải .
Vi khuẩn phân lập được có khả năng tăng sinh khối trong cả hai điều kiện
hiếu khí và kỵ khí không bắt buộc.
Nước thải
Nước thải được lấy từ các công đoạn chế biến dứa và vệ sinh thiết bị của
Công ty Cổ phần Thực phẩm Xuất khẩu Đồng Giao. Vị trí lấy mẫu sau bể
điều hoà. Trước khi đưa vào xử lý, nước thải được phân tích để xác định mức
độ ô nhiễm qua chỉ số BOD và COD.
Thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Trung tâm An toàn
Bức xạ và Kỹ thuật Môi trường, Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân.


10

II.4. Xây dựng mô hình thực tế hệ lọc sinh học dựa trên mô hình thực

nghiệm
− Lượng nước thải bình quân của nhà máy là 400 – 700m3 /ngđ. Ta sử
dụng lượng nước thải trung bình trong một ngày để tính: công suất thiết
kế Qmax = 25.000 l/h.
− Từ mô hình lý thuyết có công suất thiết kế Q

max

= 1500 l/h thì mô hình

thực tế lớn gấp 17 lần. Áp dụng luật đồng dạng cho 2 mô hình thực tế và
lý thuyết ta có kich thước của mô hình thực tế như sau:

Hình 2.4: Sơ đồ hệ lọc sinh học thực tế
II.5. Thí nghiệm
Quá trình chuyển hóa các chất bẩn hữu cơ trong nguyên sinh chất của tế
bào sống thực chất là một phản ứng oxy hóa khử và c ó thể biểu diễn ở dạng
tổng quát như sau:
vi sinh vat hieu khi
→ CO +H O+ vi khuẩn
Các chất hữu cơ + O2 
2
2


11

Các quá trình sinh trưởng gắn kết vào vật liệu xảy ra khi dịch thể (chủng
vi sinh và nước thải ) chảy ngược qua khối vật li ệu lọc: khi dịch thể tiếp xúc
với khối vật liệu lọc các vi sinh vật bám dính lại trên bề mặt́ tạo một lớp nhầy

gọi là màng vi sinh . Ban đầu màng dày 0,1÷0,2mm, chất hữu cơ được phân
hủy bởi những vi sinh vật hiếu khí . Khi vi sinh vật phát triển , chiều dày của
lớp màng và oxy đã hấp thụ được tiêu thụ hết trước khi nó thấm hết chiều dày
lớp màng sinh vật . Như vậy môi trường kị khí được hình thành ngay sát bề
mặt hạt vật liệu lọc. Từ đó màng vi sinh bám ở bề mặt vật liệu lọc phân thành
hai lớp: lớp yếm khí sát bề mặt đệm, và lớp hiếu khí ở ngoài. Do đó quá trình
lọc ở đây thực chất là quá trình vi sinh vật hiếu - kị khí. Khi dòng thải chảy
trùm nên lớp màng nhớt này, các chất hữu cơ được vi sinh vật chiết ra còn sản
phẩm của quá trình trao đổi chất (CO2) sẽ được thải ra ngoài màng chất lỏng.
Quá trình xử lý này cũng tuân theo theo

3 giai đoạn như các quá trình sinh

trưởng lơ lửng, song khác là ở giai đoạn 3 có thêm quá trình chuyển hóa các
chất bẩn hữu cơ trong nguyên sinh chất ở điều kiện kị khí:
vi sinh vat ki khi
→
Các chất hữu cơ
CH4 + CO2 + H2O + vi khuẩn

Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kị khí có thể được tổng
hợp theo sơ đồ Hình 2.5.
Nước thải được xử lý ở khoang 1 chưa hoàn toàn sẽ tiếp tục ở khoang 2,
3, 4, 5, 6, 7 và tiếp tục được hồi lưu trở lại để xử lý tiếp. Theo chiều dòng
chảy từ khoang 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 nồng độ chất hữu cơ , nồng độ oxy
hòa tan trong nước thải giảm dần, và tỷ lệ với nó là chủng vi sinh vật, màng vi
sinh mỏng dần do đó mà lượng chất hữu cơ được xử lý cũng giảm dần.
Đến một lúc nào đó các vi sinh vật ở trạng thái đói thức ăn do chất hữu
cơ đã phân hủy hết trở nên cạn kiệt chất hữu cơ, vi sinh vật ở màng lọc sinh

12

học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần
bị vỡ cuốn theo nước lọc. Hiện tượng này gọi là hiện tượng tróc màng, sau đó
lớp màng mới lại xuất hiện. Những màng vi sinh đã chết sẽ lơ lửng trong
nước và cần được qua quá trình lắng để tách ra.
Chất hữu cơ phức tạp
(protein, lipit)

Axit béo bay hơi

axetat

H2O, CO2
CH4, CO2

Hình 2.5: Sơ đồ quá trình phân huỷ chất hữu cơ
Thí nghiệm 1: Thí nghiệm thực hiện trong phòng thí nghiệm nhiệt độ
dao động 200C-280C, pH của nước thải ≈ 5,2; thời gian xử lý 48 h, nước thải
được bơm hồi lưu liên tục với lưu lượng 16,5 (lít/h) (Bảng 2.2).
Bảng 2.2: Kết quả phân tích nước thải trước và sau khi xử lý 48h
Yếu tố

Đơn vị

BOD
COD
H2S

mg/l
mg/l
mg/l

Nước thải
chưa xử lý
215
112,9
Không xác định

Nước thải sau 48 giờ chảy
có hồi lưu qua hệ lọc
52,5
11,5
2,28

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm thực hiện trong phòng thí nghiệm nhiệt độ
dao động 200C-280C, pH của nước thải ≈ 4,8; thời gian xử lý 72 h, nước thải
được bơm hồi lưu liên tục với lưu lượng 21 (lít/h) (Bảng 2.3).


13

Bảng 2.3: Kết quả phân tích nước thải trước và sau khi xử lý 72h

BOD
COD

(mg/l)
(mg/l)

Nước thải
chưa xử lý
(mẫu 3)
250
220,48

H2S

(mg/l)

Không xác định

Yếu tố

Đơn vị

Nước thải sau 72 giờ
chảy có hồi lưu qua hệ lọc
(mẫu 4)
35
42,3
(24h) = 9,016;
(72h) = 0,0084

Trong thí nghiệm này kiểm tra hiệu suất phân hủy chất hữu cơ trong
nước thải được thông qua nồng độ H2S, kết quả sau 24 h cho thấy nồng độ
H2S trong nước qua các khoang xử lý tăng lên rõ rệt, cho thấy protein trong
nước thải bị phân hủy bởi các vi khuẩn.
Dựa vào kết quả phân tích ở trên nồng độ BOD và nồng độ COD đã

được xử lý giảm nhỏ , đạt tiêu chuẩn xử lý tới nước loại B . Nồng độ H2S đã
được xử lý triệt để (đạt tới 0,0084 gần như không xác định) và không xuất
hiện trở lại.
Như vậy so sánh với tiêu chuẩn nước sử dụng cho tưới thì nước thải của
nhà máy chế biến hoa quả Đồng Giao sau xử lý đạt tiêu chuẩn nước tưới
(TCVN 6773-2002).


14

CHƯƠNG III: KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NƯỚC THẢI SAU XỬ LÝ LÀM
NƯỚC TƯỚI
Theo kết quả nghiên cứu của một số tác giả nước ngoài và trong nước
thì một số vi khuẩn quang hợp tía có thể tổng hợp và tiết ra môi trường một số
hoạt chất sinh học như vitamin, các chất kháng khuẩn, kháng virus… và chất
kích thích sinh trưởng thực vật. Trong những chất đó amino levunilic acid
(ALA) với hoạt tính kích thích sinh trưởng ở thực vật bậc cao đã tìm được và
ứng dụng trong trồng trọt. Trong phần này sẽ tiến hành đánh giá khả năng
tổng hợp và tìm ra môi trường nuôi ALA của một số vi khuẩn quang hợp tía
(VKQHT) phân lập tại Việt Nam, đánh giá khả năng của một số chủng
VKQHT được lựa chọn đưa vào xử lý giảm thiểu ô nhiễm của nước thải chế
biến dứa và tìm hiểu tác dụng của nước thải có chứa ALA kích thích sinh
trưởng một số cây trồng trong đó có chồi dứa.
III.1. Khả năng tổng hợp Amino levunilic acid của một số chủng vi khuẩn
quang hợp tía
Vi khuẩn được nuôi trong môi trường DSMZ-27 chứa glycin (2,5mM)
và levuninat-Na (5mM.) Kết quả xác định khối tích lũy và hàm lượng ALA
trong môi trường sau 6 ngày nuôi cấy được trình bày ở Bảng 3.1.

15

Bảng 3.1: Hàm lượng ALA tích lũy trong môi trường nuôi một số VKQHT
phân lập tại Việt Nam
Ký hiệu
chủng
40
T4
T10
T16
T17
T22
T26
T27
T30
T32
T34
T35
T37
SH
102

Sinh trưởng
(∆OD800)
1,87
1,53
2,23
1,8
1,75
1,94

1,32
1,7
1,46
2,13
1,86
1,73
1,24
3,67
1,83

ALAµM Ký hiệu
chủng
7,3
HP
9,72
AC
16,2
ĐN
6,95
7II
8,2
Lơ
8,74
4bII
12,3
V9
9,75
RV2
15,6
RV3

9,13
RV5
11,7
PK
32,6
AV
28,4
PĐ
79,5
5bII
5,82
Bth

Sinh trưởng
(∆OD800)
2,34
1,85
1,93
3,26
1,82
3,27
2,63
1,79
1,75
2,13
2,61
1,74
2,25
2,94
1,42

ALAµM
92,84
42,7
9,6
87,4
8,94
97,0
12,71
60,06
13,9
25,03
38,8
5,16
91,7
60,4
15,03

Từ Bảng 3.1 ta thấy, các chủng VKQHT đều có khả năng tổng hợp và
tiết ALA vào môi trường nuôi. Hàm lượng ALA cao xác định được trong dịch
nuôi các chủng T4; T22; SH; RV2; 7II; PD; HP; 5bII; đặc biệt là 4bII (đến gần
100µM). Trong các thí nghiệm tiếp theo sẽ sử dụng chủng VKQHT 4bII.
Nhằm giải thích chi phí môi trường nuôi và tiếp cận môi trường nước
thải giàu hữu cơ chủng 4bII đã được nuôi trong dịch lên men bột đậu tương.
Kết quả theo dõi biến động hàm lượng ALA trong môi trường này so với môi
trường DSMZ được trình bày ở Bảng 3.2.


16

Bảng 3.2: Động thái tích lũy ALA trong dịch nuôi chủng VKQHT 4bII (có
bổ sung 2,5mM glycin và 5mM axit levunilic – LA) được nuôi ở điều kiện
kỵ ánh sáng
Môi trường
Hàm lượng ALA(µM) tích lỹ theo thời gian (ngày)
nuôi
1
2
3
4
5
6
DSMS-27
0
33,5
41,2
52,6
75,5
77,4
Lên men bột 0
26,8
39,5
46,7
48,3
52,0
đậu tương
Từ Bảng 3.2 cho ta thấy, sau 4-5 ngày nuôi cấy trong môi trường hóa
chất và dịch lên men bột đậu tương hàm lượng ALA đạt đến mức độ ổn định.
Lượng ALA tích lũy trong dịch lên men bột đậu tương thấp hơn trong môi
trường hóa chất khoảng 30%.

III.2.Khả năng tổng hợp ALA của chủng VKQHT 4bII được nuôi trong
nước thải chế biến dứa
Tiến hành nuôi chủng 4bII trong nước thải từ phân xưởng chế biến đồ
hộp (dứa) có bổ sung 2,5 mM glycin và 5 mM acid levunilat. Kết quả xác
định hàm lượng ALA trong nước thải theo thời gian được trình bày ở Bảng
3.3.
Bảng 3.3: Động thái tích lũy sinh khối (∆OD) và hàm lượng ALA trong
nước thải chế biến dứa (có bổ sung 2,5mM glycin và 5mM axit levunilic –
LA) được nuôi ở điều kiện kỵ ánh sáng
Chỉ số
1
ALA(µM) -0
-0
∆OD

2
9,2
0.35

Thời gian nuôi cấy (ngày)
3
4
5
6
18,5
25,4
38,3
41,1
0,5
0,91

1,2
1,3

7
41,2
1,35

Từ Bảng 3.3 ta thấy sau 4-5 ngày nuôi cấy sinh khối VKQHT và hàm
lượng ALA đạt giá trị tương đối cao và ổn định.


17

Kết quả xác định hàm lượng levunilic axit (LA) và glycin bổ sung tối
ưu để nuôi chủng VKQHT 4bII trong môi trường nước thải chế biến dứa dược
trình bày ở Bảng 3.4, 3.5.
Bảng 3.4: Hàm lượng ALA tích lũy (sau 5 ngày) của chủng 4bII trong
nước thải có bổ sung 5mM glycin và LA ở các nồng độ khác nhau

ALA tích lũy
(µM)

0

Hàm lượng glycin (mM) bổ sung
0,5
1
2
5

0

25,5

40,4

50,2

55,5

10
56,7

Bảng 3.5: Hàm lượng ALA tích lũy (sau 5 ngày) của chủng 4bII trong
nước thải có bổ sung 2,5mM LA và glycin ở các nồng độ khác nhau

ALA tích lũy
(µM)

0
3,5

Hàm lượng LA (mM) bổ sung
0,5
1
2
5
20,7

41,2

45,7

55,3

10
56,4

Từ kết quả trình bày ở Bảng 3.4, 3.5 có thể thấy rằng khi nuôi VHQHT
4bII trong nước thải chế biến dứa chỉ cần sử dụng glycin và LA bổ sung với
nồng độ 2,5-3mM là có thể đạt được lượng ALA tương đối cao và ổn định.
III.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải chế biến dứa đã được sử dụng
để nuôi chủng VKQHT đến một số cây rau màu
Tiến hành nuôi chủng VKQHT 4bII trong nước thải từ phân xưởng đồ
hộp (dứa) ở điều kiện kỵ ánh sáng, và đánh giá lượng sinh khối và hàm lượng
ALA tích lũy, nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) theo thời gian. Kết quả thí nghiệm
được trình bày ở Bảng 3.6.


18

Bảng 3.6: Biến động sinh khối VKQHT – 4bII, BOD và ALA trong nước
thải chế biến dứa
Chỉ số

Thời gian nuôi cấy(ngày)
1

2

3

4

5

6

7

Sinh khối vi 0
khuẩn (∆OD800)

0,3

0,6

0,8

1,25

1,30

1,3

BOD (mg/l)

645

620

570

510

415,5

350,6

335,5

ALA (µM)

0

-

24,3

-

58,6

62,7

66,5

Từ Bảng 3.6 ta thấy khi đưa giống VKQHT 4bII vào nước thải (trong
điều kiện kỵ khí và kỵ ánh sáng) hàm lượng hữu cơ (theo BOD) giảm xuống
theo thời gian. Trong thời gian nuôi cấy vi khuẩn, nồng độ ALA của nước thải

tăng đáng kể.
Nước thải đã sử dụng để nuôi VKQHT trong thí nghiệm này được pha
loãng ba mươi lần và phun lên cây xanh (trồng theo phương thức thủy canh).
Ở công thức đối chứng rau được phun bằng nước thải không sử dụng nuôi
VKQHT. Kết quả được trình bày ở Bảng 3.7.
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nước thải có bổ sung 2,5mM glycin và LA (nước
thải đã sử dụng nuôi VKQHT)
Sinh khối rau cải (tươi), g/20dm3

Nồng độ
nước thải
(%)

Đối chứng

Thí nghệm

%(TN/ĐC)

0

248,3

276,9

-

5

255,5

319,4

25,0

10

265,5

386,5

45,6

20

262,2

389,2

48,6

Từ Bảng 3.7 ta thấy phun 10%-20% dịch nước thải đã nuôi VKQHT có
thể tăng năng xuất cải xanh đến gần 50%.


19

Nước thải chế biến dứa đã được sử dụng để nuôi vi khuẩn quang hợp
(hay nói cách khác đã được xử lý bằng vi khuẩn quang hợp) gia tăng mạnh sự
ra rễ từ thân ở cây đậu (đã cắt bỏ rễ). So với đối chứng chỉ sử dụng dịch

dưỡng khoáng Knop và nước thải chưa xử lý (Hình 3.1).

M«i tr­êng Knop

M«i tr­êng Knop
+ n­íc th¶i

M«i tr­êng Knop
+n­íc th¶i ®· nu«i
vi khuÈn QHT

Hình 3.1: Ảnh hưởng của nước thải chế biến dứa đã sử dụng nuôi
VKQHT-4bII
Chồi dứa Cayen được ngâm trong nước thải chế biến dứa (có bổ sung
glycin và levunilat Na) sử dụng nuôi VKQHT-4bII, để nghiên cứu sự kích
thích ra rễ. Kết quả cho thấy sự kích thích ra rễ mạnh và rất rõ ràng (Hình 3.2).