Đồ án Đánh giá chất lượng nước ngâm tre, nứa tại xã Yên Tiến- Ý Yên- Nam Định và tuyển chọn một số vi sinh vật có khả năng phân huỷ chất ô nhiễm

uỷ photpho hữu cơ tạo thành. Các dạng photpho khó tan được vi sinh vật phân huỷ tạo thành chất dễ tan cho cây trồng sử dụng. Nhóm vi sinh vật phân giải photpho hữu cơ chủ yếu thuộc 2 chi: Bacillus và Pseudomonas. Nhóm vi sinh vật phân giải photpho vô cơ là Bacillus megatherium, Pseudomonas radiobacter, Aspergillus niger... Phân hủy lưu huỳnh Lưu huỳnh nằm trong thành phần của các axit amin và trong nhiều loại enzym. Ngoài ra, lưu huỳnh còn nằm trong một số muối vô cơ như CaSO4, Na2SO3, Na2SO4, FeS2... Nhờ sự phân giải của vi sinh vật lưu huỳnh hữu cơ sẽ chuyển hoá thành H2S. H2S và các hợp chất vô cơ khác dễ được oxy hoá bởi các nhóm vi khuẩn tự dưỡng thành S và SO42-. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình oxy hóa là: Các vi khuẩn tự dưỡng hoá năng Thiosulfat và Begiatva minima; các vi khuẩn tự dưỡng quang năng thuộc họ Thiodaceae, Cholorobacteriaceae. Ngược lại, với quá trình oxi hoá là quá trình phản sulfat hoá khử các hợp chất S vô cơ thành H2S. Quá trình này được tiến hành ở điều kiện kỵ khí, ở những tầng nước sâu. Nhóm vi sinh vật tiến hành quá trình này gọi là nhóm vi khuẩn phản sulfat hoá [10]. Trong quá trình này chất hữu cơ đóng vai trò cung cấp hyđro trong quá trình khử SO42-. Các chất hữu cơ này có thể là đường hoặc các axit hữu cơ hoặc các hợp chất hữu cơ khác. H2SO4 sẽ bị khử dần tới H2S theo sơ đồ sau: H2SO4 H2SO3 H2SO2 H2SO H2S + 2H + 2H + 2H + 2H Quá trình phản sulfat hoá dẫn đến việc tích luỹ H2S trong môi trường làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến đời sống của thực vật và động vật trong môi trường đó. ứng dụng của vi sinh vật trong xử lý nước thải Sơ lược về tình hình ô nhiễm nước Ngày nay song song với sự phát triển của khoa học kỹ thuật môi trường sống của con người ngày càng bị ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống và sức khỏe con người ta phải kể đến môi trường nước. Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, là yếu tố không thể thiếu cho mọi hoạt động trên trái đất. Tuy nhiên, dưới tác động của con người thì các nguồn nước hiện nay đang bị ô nhiễm nặng nề [3]. Nguyên nhân ô nhiễm chủ yếu là nguồn nước thải từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người. Thông điệp của UNICEP nhân ngày thề giới về nước 22/03/1996 có viết : “Chúng ta nhớ rằng 80% bệnh tật và trên 1/3 số tử vong ở các nước đang phát triển là do sử dụng nước ô nhiễm gây ra” [4]. Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ thối rữa là môi trường tốt cho các vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Sự tích luỹ nước thải trong các nguồn nước mặt gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới nước ngầm. Kết quả là không thể sử dụng được nguồn nước mặt, nước ngầm vào mục đích ăn uống, sinh hoạt. Không những thế quá trình phân huỷ kỵ khí trong nước còn tạo ra các chất khí độc hại ảnh hưởng đến môi trường không khí và tác động đến sức khỏe con người. Nước bị ô nhiễm không những gây ảnh hưởng trực tiếp đối với con người mà còn ảnh hưởng gián tiếp tới các vi sinh vật- động vật thuỷ sinh sống trong môi trường nước cũng bị nhiễm độc [11]. Con đường truyền chất ô nhiễm diễn ra theo sơ đồ sau: Nước ô nhiễm Động vật thuỷ sinh Con người Thực phẩm Như vậy, có thể thấy nước đóng vai trò quan trọng đối với sức khoẻ con người. Để giảm khả năng ô nhiễm nước, ta cần phải xử lý nước ô nhiễm. Ngày nay, việc bảo vệ nguồn nước tránh bị nhiễm bẩn và làm sạch nguồn nước là một trong những yêu cầu cấp thiết của nhân loại [5]. Các nguồn gây ô nhiễm nước Các nguồn nước có thể bị ô nhiễm do các hoạt động chính sau đây của con người: Sinh hoạt của con người: ở nước ta tiêu chuẩn nước cấp đối với khu vực đô thị là 50 ữ 100 l/người/ngày [5]. Do vậy lượng nước thải là rất lớn, đặc điểm nước thải sinh hoạt là hàm lượng các chất hữu cơ không bền vững tính theo BOD5 cao, chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng dễ gây hiện tượng phú dưỡng trong nước. Các hoạt động sản xuất công nghiệp: sản xuất công nghiệp chiếm vị trí thứ hai trong các yếu tố con người ảnh hưởng đến thuỷ quyển [3]. Sản xuất công nghiệp bao gồm sản xuất công nghiệp lớn, tiểu công nghiệp và sản xuất ở các làng nghề. Thành phần nước thải đối với mỗi loại hình sản xuất phụ thuộc vào dây chuyền sản xuất. Sự tăng trưởng nhanh của ngành công nghiệp làm tăng nhu cầu về nước do vậy sẽ làm tăng lượng nước thải ra. Các hoạt động sản xuất nông nghiệp: việc sử dụng nước cho các mục đích nông nghiệp có tác động tới một số thay đổi chế độ nước và sự cân bằng nước lục địa. Bên cạnh đó còn làm giảm chất lượng nước nguồn. Nước từ đồng ruộng và nước thải từ trại chăn nuôi gây ô nhiễm đáng kể cho sông, hồ. Trong thành phần gây ô nhiễm từ nước thải nông nghiệp chủ yếu là nitơ, photpho do việc sử dụng phân bón hoá học và các hợp chất hữu cơ có chứa clo có trong các loại hoá chất bảo vệ thực vật là đáng quan tâm nhất [3]. Tình hình ô nhiễm nước ở các làng nghề ở Việt Nam Việt Nam là một nước đang phát triển, có số lượng làng nghề lớn, sản xuất với quy mô nhỏ và theo phương thức thủ công là chính. Nên lượng nước sử dụng lớn và thường không được xử lý. Việc thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận chung ảnh hưởng lớn đến môi trường thuỷ vực, đồng thời ảnh hưởng đến các thành phần môi trường khác. Tùy theo lĩnh vực sản xuất mà tính chất nước thải ra rất khác nhau. Các làng nghề đúc đồng, chì,... thành phần nước thải chủ yếu là kim loại nặng. Các làng nghề dệt nhuộm nước thải ra có thành phần hoá chất cao, còn các làng nghề làm bún hay làm đồ thủ công từ tre nứa nước thải ra chủ yếu có hàm lượng chất hữu cơ cao...Do không được xử lý nên nước thải ra từ các làng nghề này đã và đang ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sống ở chính các làng nghề đó.Yêu cầu đặt ra hiện nay chính là vấn đề xử lý nước thải để giảm tác động xấu của nó đến môi trường. Việc này có thể giải quyết tốt hơn đối với nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao bởi có thể áp dụng phương pháp vi sinh vật trong xử lý, vừa có hiệu quả lại vừa rẻ tiền. Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nước ô nhiễm bằng vi sinh vật Đây là phương pháp cơ bản trong phương pháp xử lý sinh học. Việc xử lý dựa vào khả năng sống của vi sinh vật. Chúng sử dụng các chất hữu cơ trong môi trường nước thải làm nguồn dinh dưỡng như cacbon, nitơ, photpho, kali, lưu huỳnh... Trong dinh dưỡng các vi sinh vật sẽ nhận các chất để xây dựng tế bào và sinh năng lượng nên sinh khối của nó tăng lên, đồng thời làm sạch nước [8]. Tuy nhiên để xử lý nước có hiệu quả ta nên kết hợp các phương pháp cơ học, lý học, hoá học và sinh học. Về mặt công nghệ các công đoạn xử lý gồm có 3 giai đoạn: cấp 1 sử dụng phương pháp cơ học, cấp 2 dùng phương pháp hoá học, cấp 3 là phương pháp sinh học. ứng dụng vi sinh vật trong xử lý nước thải Việc sử dụng vi sinh vật để xử lý nước thải đã được biết đến từ lâu và được nhiều nước ứng dụng bởi các ưu điểm nổi bật của nó: đơn giản, rẻ tiền, sẵn có... Việt Nam đã áp dụng phương pháp này để xử lý nước ao nuôi tôm, nước ngâm đay... Đặc biệt là việc ứng dụng trong xử lý nước ngâm đay nó không những làm giảm các tác động xấu đến môi trường mà còn đã góp phần làm giảm thời gian ngâm và nâng cao chất lượng sợi. Vài nét về chế phẩm EM [13] Khái niệm về chế phẩm EM EM là tên viết tắt của Effective Microorganisms tức là vi sinh vật hữu ích, do giáo sư tiến sĩ Teruo Higa, trường đại học Tổng Hợp Ryukyus- Okinawa- Nhật Bản lựa chọn, phân lập và tạo ra. EM là sản phẩm của quá trình nuôi cấy hỗn hợp các vi sinh vật của khoảng 80 loài thuộc 10 chi. Các vi sinh vật có ích trong chế phẩm EM bao gồm: vi khuẩn quang hợp, nấm men, vi khuẩn lactic, xạ khuẩn, nấm men... Chế phẩm này đã được đưa vào ứng dụng ở Nhật Bản từ 1980 và sau đó được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới trong nhiều lĩnh vực như: trồng trọt, chăn nuôi và xử lý môi trường. ở nước ta công nghệ EM chính thức được đưa vào tháng 4 năm 1997. 1.4.2. Đặc điểm của chế phẩm EM Chế phẩm EM là một loại chế phẩm vi sinh nên nó cũng mang đầy đủ các đặc điểm của một chế phẩm vi sinh điển hình. Tuy nhiên, EM có đặc điểm khác chính so với các loại chế phẩm vi sinh có sẵn là: EM được sản xuất theo hướng khác các chế phẩm vi sinh thông thường. Nó được tổng hợp từ việc nuôi cấy chung nhiều loại hiếu khí lẫn kỵ khí. Chúng tạo ra một loại vi sinh thái bao gồm nhiều nhóm sống hỗ sinh với nhau, tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau, phát huy nhiều tác dụng hỗ trợ lẫn nhau. Những chủng vi sinh vật trong chế phẩm EM được phân lập và nuôi dưỡng trong điều kiện môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ cao, áp suất lớn. Vì vậy, các chủng vi sinh vật có trong EM có sức sống mãnh liệt, có sức chống chịu rất cao đối với những điều kiện bất lợi của môi trường, có hoạt tính và hiệu quả cao. Đây chính là đặc điểm nổi bật của EM. Chế phẩm EM gốc (nguyên chất) ở dạng dung dịch, được giữ trong môi trường pH < 3,5 nên các vi sinh vật sống trong trạng thái tiềm sinh, không hoạt động. Khi chuyển sang dạng EM thứ cấp, có nghĩa là thêm nước và thức ăn (dùng rỉ đường là chủ yếu) thì chúng chuyển sang trạng thái hoạt động và số lượng vi sinh vật được nhân lên một cách nhanh chóng. Sức sống của chúng trở nên hết sức mãnh liệt và có khả năng kiểm soát, khống chế được các vi sinh vật trong môi trường tự nhiên. Cơ chế tác dụng Kết quả sử dụng ở nhiều nước cho thấy EM có tác dụng rất tốt trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Chính tác giả của chế phẩm này cũng không nghĩ rằng EM có tác dụng rộng rãi đến như thế. Ông cũng thừa nhận rằng về cơ chế tác dụng của EM cần phải nghiên cứu thêm. Chế phẩm chứa hàng trăm nhóm vi sinh vật khác nhau, được chia thành 5 nhóm vi sinh vật chính có tác dụng như sau: Nhóm vi khuẩn hỗ trợ quang hợp: giữ vai trò chủ đạo trong chế phẩm. Chúng tổng hợp các chất hữu cơ có ích từ các chất thải bài tiết của rễ cây, từ phân hữu cơ thậm chí từ khí gas độc. Thông qua việc sử dụng ánh sáng mặt trời mà chúng tổng hợp nên amino axit, axit nucleic, đường và các chất có hoạt tính sinh học khác. Tất cả các chất này được cây trồng hấp thụ trực tiếp do đó nó có tác dụng hỗ trợ cây trồng sinh trưởng và phát triển. Nhóm vi khuẩn tạo axit lactic: Nhóm này có khả năng tạo axit lactic, do đó có khả năng ngăn chặn sự truyền bệnh của vi sinh vật có hại và đẩy nhanh quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ, kể cả các chất khó phân huỷ như xenlulo. Nhóm nấm men: Từ nguyên liệu là axit amin và đường được tiết ra, nhóm nấm men tổng hợp nên các chất kháng sinh và các chất hữu cơ khác có lợi cho cây trồng và các nhóm vi sinh vật khác nhất là nhóm vi khuẩn lactic. Đây chính là môi quan hệ hỗ trợ giữa các nhóm vi sinh vật với nhau. Nhóm xạ khuẩn: Có khả năng tổng hợp nên các chất kháng sinh. Các chất kháng sinh này có khả năng ngăn chặn các vi khuẩn và các loại nấm gây hại. Xạ khuẩn có thể tương hợp với vi khuẩn quang hợp làm tăng chất lượng môi trường đất và làm tăng hoạt tính kháng sinh trong đất. Nhóm nấm mốc: Có tác dụng phân huỷ chất hữu cơ rất nhanh nhờ khả năng tiết ra các hệ enzym phân huỷ chất hữu cơ. 1.4.4. Tác dụng của EM. EM có các tác dụng chính sau: Đối với cây trồng EM có tác dụng với nhiều loại cây trồng và ở nhiều giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau. Thể hiện: Kích thích sự nảy mầm, ra hoa, kết quả và làm chín (đẩy mạnh quá trình đường hoá). Tăng cường hiệu quả và khả năng quang hợp của cây trồng. Cải thiện môi trường đất, tăng độ phì và cải thiện thành phần cơ giới đất. Tăng cường hấp thụ dinh dưỡng và nâng cao hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng. Do đó tăng cường hiệu lực và tiết kiệm phân bón hữu cơ. Kéo dài thời gian bảo quản các nông sản tươi sống, làm cho hoa quả tươi lâu. Đối với vật nuôi Thể hiện ở chỗ giúp phát triển hệ vi sinh vật tiêu hoá, tăng cường khả năng tiêu hoá và hấp thụ các loại thức ăn, đặc biệt đối với các loại động vật nhai lại như trâu, bò..., tăng sức khoẻ và sức đề kháng cho vật nuôi, phòng chống các loại dịch bệnh thông thường, làm giảm mùi hôi trong các chuồng trại. Đối với môi trường Các vi sinh vật hữu hiệu có trong EM có tác dụng cản trở các vi sinh vật gây ra mùi khó chịu như: H2S, SO2, NH3, CH4... nên nó có thể làm giảm mùi một các nhanh chóng. Vì vậy, chế phẩm EM được sử dụng nhiều trong xử lý môi trường, đặc biệt là trong xử lý môi trường nước. Các loại chế phẩm EM. Từ chế phẩm EM gốc ta có thể tạo nên một số loại EM sau : EM gốc là chất lỏng màu nâu vàng có mùi dễ chịu, vị chua ngọt và có pH<3,5. EM1 được lên men từ EM gốc, rỉ đường và nước với tỉ lệ: EM: rỉ đường: nước là 1:1:20. EM5 được lên men từ EM1, axít axêtic, rượu êtylic, rỉ đường và nước. EM-FPE đươc lên men từ EM gốc, rỉ đường, cỏ tươi và nước. EM thứ cấp được lên men từ EM1 rỉ đường và nước với tỉ lệ: EM1: rỉ đường: nước là 1:1:98 EM Bokashi là chế phẩm được lên men từ cám gạo chất lượng xấu (cám trấu), dung dịch EM thứ cấp vừa điều chế phun vào cám tới khi đạt độ ẩm 30-40% rồi đem gói kỹ ủ nơi tối khoảng 5-7 ngày thấy có mốc trắng, mùi thơm ngọt là dùng được. Trong môi trường có khoảng 5-10% vi sinh vật có lợi, 5-10% vi sinh vật có hại và 80-90% vi sinh vật trung gian. Khi đưa chế phẩm EM vào môi trường nó sẽ có tác dụng tăng cường các vi sinh vật có lợi và làm giảm các vi sinh vật có hại. Vài nét về vi khuẩn Lactic và vi khuẩn Clostridium Vi khuẩn Lactic Vi khuẩn Lactic bao gồm các vi khuẩn gram dương, thường không chuyển động, không hình thành bào tử, lên men sinh axit lactic nên thường làm giảm pH môi trường khi nó tồn tại. Do thiếu porphyrin và cytochrom, không có chuỗi vận chuyển electron, chúng thu năng lượng bằng con đường lên men bắt buộc [12]. Các vi khuẩn lactic sinh trưởng kị khí nhưng phần lớn lại không mẫn cảm với oxim có thể sinh trưởng cả khi có mặt oxi. Chúng là các vi khuẩn kị khí – chịu khí (aerotolerant anaerobe). Vi khuẩn Lactic không chứa catalaza nhưng chứa pseudo-catalaza (một enzym chứa mangan) với hoạt tính catalaza yếu. Trợ giúp vào đó các vi khuẩn Lactic cần Mn2+ với nồng độ cao [12]. Vi khuẩn Lactic gồm 4 chi: [12] Streptococcus: tế bào hình cầu, xếp thành chuỗi dài hoặc ngắn, lên men lactic đồng hình. Leuconostoc: tế bào hình cầu, xếp thành chuỗi, lên men lactic dị hình Pediococcus: tế bào hình cầu, 4 tế bào xếp thành một cụm, lên men dị hình. Lactobacillus: tế bào hình que dài hoặc ngắn, thường xếp thành chuỗi, lên men lactic đồng hình Vi khuẩn lactic sống trong sữa và thực vật, vì vậy môi trường nuôi cấy cần được bổ sung các vitamin, axit amin, purin, pirimidin... Do sinh axit lactic và tạo hương thơm ngon đặc biệt, vi khuẩn lactic giữ vai trò lớn trong việc bảo quản, chế biến thực phẩm cho người và thức ăn gia súc [12]. Với các tính chất trên vi khuẩn lactic rất thích hợp cho mục đích khử mùi trong thử nghiệm xử lý nước ngâm tre, nứa. 1.5.2. Vài nét về vi khuẩn Clostridium Clostridium được phát hiện từ năm 1893, là một loại vi khuẩn kỵ khí sống tự do trong đất. Clostridium có khả năng hình thành bào tử. Clostridium có khả năng đồng hoá nhiều nguồn cacbon khác nhau như các loại đường, rượu, tinh bột... Nó thuộc loại kỵ khí nên sản phẩm trao đổi chất thường là các loại axit hữu cơ, butanol, etanol, axeton...Đó là các sản phẩm chưa được oxi hoá hoàn toàn [10]. P và K là 2 nguyên tố rất cần thiết cho sự phát triển của Clostridium. Ngoài ra các nguyên tố vi lượng như Mo, Co, Mn cũng rất cần thiết. Clostridium có khả năng phát triển ở pH = 4,7- 8,5. Bào tử của chúng có thể chịu đựng được nhiệt độ cao, có thể sống được trong một giờ ở nhiệt độ 80oC. Một số loài còn có khả năng chịu được nhiệt độ 100oC trong 30 phút. Nhờ khả năng đồng hoá được nhiều nguồn cacbon và dễ phân lập do chịu được nhiệt độ cao, sống trong môi trường kỵ khí mà Clostridium được sử dụng trong thử nghiệm xử lý nước ngâm tre, nứa nhằm mục đích giảm thời gian ngâm, tăng chất lượng tre, nứa ngâm. Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Đối tượng nghiên cứu Các mẫu nước ngâm tre được lấy ở ao ngâm tre, nứa của thôn Thượng Thôn, xã Yên Tiến, huyện ý Yên, Nam Định ở các vị trí khác nhau. Bảng 2.1: Các vị trí lấy mẫu nước ngâm tre ở xã Yên Tiến, ý Yên, Nam Định ở các vị trí khác nhau STT Mẫu Điểm lấy mẫu 1 M Mặt ao 2 Đ Đáy ao 3 B Bùn 4 R Rãnh 2.2. Thiết bị và hoá chất 2.2.1. Thiết bị (Phụ lục 1) 2.2.2. Hóa chất (Phụ lục 1) 2.2.3. Các môi trường nuôi cấy vi sinh vật sử dụng cho nghiên cứu (Phụ lục 1) 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp lấy mẫu Trước khi lấy mẫu, dụng cụ phải được thanh trùng bằng cồn. Mẫu được lấy theo phương pháp điểm ở độ sâu khác nhau tuỳ theo vị trí lấy. Các mẫu nếu không được phân tích ngay thì được bảo quản ở nhiệt độ 4oC trong tủ lạnh. 2.3.2. Phương pháp pha loãng tới hạn Pha loãng mẫu: Hút 0,5 ml mẫu cho vào ống nghiệm có chứa sẵn 4,5 ml nước cất đã khử trùng, ta được độ pha loãng 10-1. Dùng pipet trộn đều dung dịch. Sau đó hút 0,5 ml dịch pha loãng trên cho vào 4,5 ml nước cất khử trùng, được độ pha loãng 10-2. Tiếp tục pha loãng như vậy đến nồng độ cần thiết. 2.3.3. Phương pháp xác định vi sinh vật hiếu khí tổng số Lấy 0,5 ml dịch đã pha loãng ở nồng độ cần thiết nhỏ vào chính giữa các đĩa. Sau đó đổ môi trường cho vi sinh vật hiếu khí lên trên. Các đĩa thạch sau khi khô cứng được để trong tủ ấm 37oC . Sau 3 ngày lấy các đĩa ra đếm số lượng khuẩn lạc. Công thức tính số lượng CFU/ml: N S C (n1+ n2.10-1+...+ nn.10-(n-1)).m = (1) Trong đó: CFU : đơn vị hình thành khuẩn lạc N : số lượng CFU/ ml SC : tổng số khuẩn lạc đếm được trên tất cả các đĩa etri n1 : số khuẩn lạc trong đĩa petri ở tỉ lệ pha loãng lần 1 n2 : số khuẩn lạc trong đĩa petri ở tỉ lệ pha loãng lần 2 nn : số khuẩn lạc trong đĩa petri ở tỉ lệ pha loãng lần n m : Thể tích dịch cho vào (ml) 2.3.4. Phương pháp phân lập Sau vài ngày ủ ở điều kiện thích hợp, trên đĩa thạch xuất hiện nhiều dạng khuẩn lạc. Dùng que cấy vô trùng lấy một ít tế bào từ khuẩn lạc mọc tách biệt các khuẩn lạc khác cấy sang ống thạch nghiêng chứa môi trường thích hợp. Bảo quản ống này trong tủ lạnh 4 – 10oC. 2.3.5. Phương pháp xác định vi sinh vật kỵ khí tổng số Lấy 0,5 ml dịch đã pha loãng ở nồng độ cần thiết cho vào ống nghiệm. Cho một sợi dây cước vào ống, đổ môi trường nuôi cấy vi sinh vật kỵ khí đầy ống nghiệm, đậy nút cao su thật chặt. Sau đó rút dây cước ra để loại bỏ không khí trong ống nghiệm, dùng băng dính đen cuốn chặt đầu ống nghiệm. Đế ống nghiệm đã cấy trong tủ ấm ở 30oC trong 3- 10 ngày rồi đem ra đếm khuẩn lạc. Công thức tính tổng vi sinh vật kỵ khí là công thức (1). 2.3.6. Phương pháp xác định E. coli và Fecal coliform. E. coli được xác định bằng phương pháp MPN (most-probable-number technique) trên môi trường Endo ở điều kiện nuôi cấy 35oC Fecal coliform được xác định như phương pháp xác định vi sinh vật kỵ khí trên môi trường MPN ở điều kiện nuôi cấy 44,5oC. 2.3.7. Xác định khả năng phân huỷ protein, tinh bột, xenluloza bằng phương pháp cấy chấm điểm trên đĩa thạch Các khuẩn lạc sau khi được phân lập được cấy trên môi trường thạch: Có cazein để kiểm tra khả năng thuỷ phân protein. Có tinh bột tan để kiểm tra khả năng thuỷ phân tinh bột. Có CMC để kiểm tra khả năng phân huỷ xenluloza. Các enzyme phân huỷ ngoại bào được tổng hợp và giải phóng ra môi trường xung quanh tế bào. Enzym này thuỷ phân Cazein, tinh bột tan, CMC xung quanh khuẩn lạc và xuất hiện vòng thuỷ phân. Nhờ thuốc thử lugon, các vòng thủy phân có màu trong hơn, ta có thể xác định được vòng phân huỷ bằng cách đo để xác định cường độ phân huỷ. 2.3.8. Phương pháp đánh giá mức ô nhiễm nước thải Nước thải thường được đánh giá mức độ ô nhiễm thông qua các chỉ tiêu BOD5, COD, pH, SS, DS. Phương pháp xác định các chỉ tiêu được nêu trong phần phụ lục 1. Thông số pH được xác định bằng cách đo trực tiếp trên máy đo pH 320 Toledo (Anh) tại Phòng Công nghệ Lên men, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Chương 3: Kết quả và thảo luận Kết quả khảo sát mẫu nước ngâm tre, nứa tại Xã Yên Tiến, ý Yên, Nam Định Mẫu được lấy tại thôn Thượng Thôn, xã Yên Tiến-ý Yên - Nam Định vào ngày 28/10/2004, gồm 4 mẫu: nước mặt ao ngâm tre, nước đáy ao ngâm, nước ở rãnh hồi lưu và bùn ở rãnh hồi lưu. Nhận xét sơ bộ: nước có mầu đục, mùi thối, có nhiều mảnh vụn của tre nứa. Kết quả khảo sát về BOD, COD, SS, DS, pH Một số chỉ tiêu của nước ngâm tre, nứa tại xẫ Yên Tiến, ý Yên – Nam Định được trình bày trong bảng 3.1. So sánh với các giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm thải ra môi trường theo tiêu chuẩn Việt Nam trong Bảng 1 ở phần phụ lục 1. Bảng 3.1: Một số chỉ tiêu nước ngâm tre, nứa tại ý Yên – Nam Định Mẫu pH BOD (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) DS (mg/l) M 5,56 1945 2880 12400 5400 Đ 5,68 1919 3552 17300 1050 R 6,96 1988 2496 54500 1180 B 6,38 3749 6528 118000 1100 TCVN 5945-1995 (*) 5-9 100 400 200 - Chú thích: *: TCVN 5945- 1995 cho nước thải loại C M: nước mặt ao Đ: nước đáy ao R: nước rãnh B: bùn ở rãnh Theo kết quả phân tích cho thấy các thông số BOD, COD, SS đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép (Bảng tccp trình bày trong phụ lục 1) nhiều lần: BOD5 vượt quá tiêu chuẩn đối với nước thải loại C trên 19 lần, COD vượt quá trên 7 lần, SS vượt quá tiêu chuẩn cho phép trên 62 lần. Do đó có thể kết luận nước ngâm tre rất ô nhiễm không thể sử dụng vào các mục đích khác mà không xử lý. Đặc biệt là mục đích tưới tiêu cho nông nghiệp. Từ kết quả nghiên cứu một số tính chất của nước ngâm tre, nứa tại Nam Định, căn cứ vào các tài liệu thu thập đước có thể thấy rằng: Nước ngâm tre, nứa bị ô nhiễm hữu cơ nặng, tỉ lệ BOD: COD > 50% và có hàm lượng chất lơ lửng cao nên có thể xử lý bằng phương pháp sinh học. Từ đó, đề tài đã tiến hành nghiên cứu để phân lập và tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng ứng dụng trong xử lý nước ngâm tre với mục đích xử lý nước đồng thời giảm thời gian ngâm và tăng chất lượng tre ngâm. Kết quả khảo sát về vi sinh vật Các mẫu nước ngâm tre, nứa sau khi được lấy từ ý Yên- Nam Định được đem về phòng thí nghiệm tiến hành pha loãng tới hạn các mẫu nước. Sau đó các mẫu nước pha loãng này được tiến hành xác định các chỉ tiêu về vi sinh vật trên các môi trường: Kết quả được trình bày ở bảng 3.2 Bảng 3.2: Kết quả khảo sát về vi sinh vật của nước ngâm tre, nứa tại xã Yên Tiến, ý Yên, Nam Định TT Mẫu VSV tổng số (CFU/ml) VSV kỵ khí (CFU/ml) E. coli (MPN/ml) Feacal coliform (CFU/ml) 1 M 1.103 6.106 110 0 2 Đ 3.103 8.106 11 1,0.102 3 R 1,6.104 4.105 240 3,5.103 4 B 3,8.104 2.105 46 3,7.103 Từ bảng 3.2 ta có thể thấy rõ môi trường yếm khí trong quá trình ngâm tre, nứa. Lượng vi sinh vật kỵ khí chiếm đa số. Từ đó cho thấy quá trình xảy ra trong ngâm tre là quá trình kỵ khí. Điều này giải thích cho việc tại sao nước ngâm tre có mùi thối. Mùi thối ở đây chủ yếu là do sản phẩm phân huỷ của quá trình kỵ khí như: NH3, H2S, SO2...Sự có mặt của E.coli và Feacal Coliform chứng tỏ nước rất bẩn nhưng chưa bị ô nhiễm về vi sinh vật so với tiêu chuẩn của nước thải (so sánh với bảng 1 ở phụ lục 1). Tuyển chọn các vi sinh vật có hoạt tính phân huỷ protein, tinh bột, xenluloza, khử sulfat. Thành phần và số lượng các nhóm vi sinh vật trong mẫu nước ngâm tre, nứa Với mục đích làm giảm mùi trong quá trình ngâm tre nứa, giảm thời gian ngâm và xử lý nước. Đề tài đã tiến hành xác định thành phần, số lượng vi sinh vật phân huỷ tinh bột, protein, hemi-xenluloza và vi khuẩn Clostridium. sp, vi khuẩn khử sulfat. Mẫu nước lấy về, sau khi pha loãng tới hạn được gạt trên các môi trường : Sau khi tiến hành phân lập định hướng bằng các môi trường đặc trưng trên, chúng tôi thu được kết quả như bảng 3.3. Bảng 3.3: Số lượng các nhóm vi sinh vật trong mẫu nước ngâm tre, nứa tại xã Yên Tiến- ý Yên- Nam Định TT Mẫu VSV phân giải xenluloza (CFU/ml) VSV phân giải tinh bột (CFU/ml) VSV phân giải protein (CFU/ml) Clostridium. sp (CFU/ml) 1 M 1,2.105 1.104 6,5.104 2,0.103 2 Đ 5,0.104 1,3.104 1,3.105 8,0.106 3 R 1,6.104 7,0.104 9,6.104 4,3.104 4 B 1,5.105 2,0.102 2,2.105 1,7.105 Qua bảng 3.3 chúng tôi nhận thấy trong các mẫu nước đều có lượng vi sinh vật cần thiết với số lượng lớn để ta tiến hành phân lập, tuyển chọn nhằm sử dụng vào mục đích của đề tài. Về nhóm vi khuẩn khử sulfat, do điều kiện không cho phép nên đề tài chỉ xác định được định tính xem xét sự có mặt của chúng trong mẫu nước như sau: Vi khuẩn khử sulfat được kiểm tra trên môi trường Postagate B cải tiến. Sau khi nuôi cấy trong 3 ngày tại 37oC thấy màu môi trường chuyển sang màu đen điều đó chứng tỏ có sinh khí H2S hay có vi khuẩn khử sulfat. Đối với vi khuẩn Clostridium. Sp, sau khi nuôi các mẫu trong 3 ngày tại 370C thấy màu của môi trường từ màu tía chuyển sang màu vàng nhạt, có hiện tượng vón cục ở môi trường, có sinh khí. Từ những đặc điểm trên khả năng đó là chủng được chủng Clostridium sphenoides. Tuyển chọn các vi sinh vật có khả năng phân hủy protein, tinh bột và xenluloza Sau quá trình phân lập được các chủng có khả năng phân hủy protein, tinh bột, xenluloza chúng tôi tiến hành xác định khả năng phân hủy bằng phương pháp cấy chấm điểm trên môi trường định hướng và thu được kết quả sơ tuyển như bảng 3.4. Bảng 3.4: Kết quả sơ tuyển các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy protein, tinh bột, xenluloza TT Mẫu Số chủng phân lập được Số chủng có khả năng phân giải tinh bột Số chủng có khả năng phân giải protein Số chủng có khả năng phân giải xenluloza 1 M 3 0 1 3 2 Đ 10 1 2 7 3 R 9 2 1 5 4 B 3 1 2 2 Tổng số 25 6 4 17 Tỉ lệ % 100 24 16 68 Qua bảng 3.4 chúng tôi nhận thấy, lượng vi sinh vật có khả năng phân huỷ xenluloza là nhiều nhất chiếm 68%, sau đó là vi sinh vật phân huỷ tinh bột chiếm 24%, ít nhất là vi sinh vật phân huỷ protein chiếm 16%. Vì vậy, sau khi sơ tuyển xác định được các chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy protein, tinh bột, xenluloza, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu các chủng này để tìm ra chủng có hoạt tính cao nhất và khả năng phân giải đồng thời các chất trên để ứng dụng trong xử lý. Tiếp tục cấy chấm điểm trên các môi trường định hướng và đo vòng phân giải, chúng tôi thu được các chủng với vòng phân giải được thể hiện trong bảng 3.5, hình 1 và hình 2 (ở phần phụ lục 2). TT Chủng Đường kính vòng phân giải xenluloza D-d (mm) Đường kính vòng phân giải tinh bột D-d (mm) Đường kính vòng phân giải protein D-d (mm) 1 M1 16 0 18 2 Đ1 19 16 23,4 3 B1 19 13 25 4 B2 19 12 16 5 R3 18 13 0 Bảng 3.5: Khả năng phân giải của các chủng được tuyển chọn Theo bảng 3.5 ta thấy chủng Đ1 có khả năng phân giải tốt nhất với xenluloza và tinh bột, chủng B1 có khả năng phân giải tốt nhất đối với protein. Dựa trên khả năng phân giải chúng tôi đã chọn chủng Đ1 và B1 để ứng dụng trong xử lý. Tiến hành nuôi lắc để lấy dịch rồi cho vào môi trường nước ngâm tre. Kết quả thử nghiệm khả năng xử lý nước ngâm tre, nứa của các chủng được tuyển chọn. Chúng tôi tiến hành thử nghiệm với hai đợt thí nghiệm Kết quả thử nghiệm đợt 1. Đợt 1 tiến hành thử nghiệm khả năng xử lý nước ngâm tre với các vi sinh vật được phân lập trực tiếp từ mẫu nước ngâm tre, nứa tại Xã Yên Tiến, ý Yên, Nam Định. Quá trình thí nghiệm được tiến hành như sau: Tre được cắt với kích thước bằng nhau thành từng đoạn 20 cm, bỏ vào ống nghiệm lớn Ф = 25. Đổ nước máy vào cho đến ngập tre. Sau đó tiến hành thử nghiệm với các chủng phân lập được. Chủng hiếu khí được chọn là Đ1, B1 chủng kỵ khí được chọn là chủng có khả năng khử sulfat, và Clostridium. Sp. Đợt 1 mẫu được ngâm từ ngày 20/12/2004 đến ngày 27/01/2005 thử nghiệm với hai mẫu: Mẫu 1: Bổ sung chủng kỵ khí (bao gồm vi khuẩn Clostridum.sp đã được phân lập và vi khuẩn khử sulfat) + chủng hiếu khí (bao gồm chủng Đ1  có khả năng phân huỷ xenluloza và tinh bột cao, chủng B1 có khả năng phân giải protein cao) với mỗi chủng một ống nghiệm. Mẫu 2: Đối chứng (không bổ sung chủng, chỉ ngâm bằng nước máy) Kết quả thử nghiệm được kiểm tra theo thời gian với các chỉ tiêu về chất lượng nước và thành phần vi sinh vật được thể hiện ở bảng 3.6, bảng 3.7. Bảng 3.6: Kết quả kiểm tra về chất lượng nước ngâm tre thử nghiệm đợt 1 theo thời gian Chỉ tiêu Mẫu Kết quả thử nghiệm theo thời gian (tuần) 1 2 3 4 5 Cảm quan 1 Mùi sốc nhẹ, nước vàng, có bọt khí Mùi sốc, nước vàng, có bọt khí Mùi sốc giảm, nước vàng nâu, đục Sốc, nước nâu đen, tre dẻo Mùi thối, nước đen, bẩn 2 Mùi sốc nhẹ, nước vàng, có bọt khí Sốc nặng, nước vàng nâu, có vẩn đen Sốc nặng, vàng nâu, vẩn đen Mùi thối, nước đen, tre không dẻo, vẩn đen Mùi thối, nước đen và bẩn hơn mẫu 1 pH 1 6,92 7,67 7,68 7,84 8,20 2 6,59 7,19 7,24 7,74 8,35 BOD5 (mg/l) 1 460 372 509 686 725 2 460 352 539 696 872 COD (mg/l) 1 3264 1552 960 1000 1590 2 3072 1250 1152 1440 1532 SS (mg/l) 1 6300 7300 17000 21300 22500 2 7500 8300 13200 19600 20500 DS (mg/l) 1 1100 1500 1000 400 300 2 1100 1500 1400 1100 700 Theo bảng 3.6 thấy nước ngày càng bẩn và có mùi, nước ở mẫu 1 sạch hơn mẫu 2. pH, SS đều tăng theo thời gian, DS gần như không đổi trong 3 tuần đầu ngâm, nhưng giảm mạnh ở tuần thứ 4 và thứ 5. BOD5 và COD có sự biến động không đều. Trong quá trình ngâm pH tăng do sự phân huỷ kỵ khí tạo ra NH3, CH4 ngày càng nhiều. Đây chính là một trong những lý do làm cho nước ngâm tre có mùi ngày càng khó chịu. Đồng thời, sản phẩm của các quá trình phân huỷ trong quá trình ngâm tre ngày càng nhiều làm tăng lượng chất rắn lơ lửng, nên SS tăng nhanh. Theo thời gian lượng chất tan trong nước từ tre giảm dần làm cho DS giảm. Để thấy rõ sự biến động của BOD5 và COD ta sẽ phân tích trên đồ thị 1. Đồ thị 1: Động thái BOD, COD của quá trình xử lý nước ngâm tre đợt 1 Dựa trên đồ thị 1 ta thấy BOD5 của cả hai mẫu gần như không khác nhau nhiều, nhưng COD thì thay đổi lớn. Ban đầu COD cao rồi giảm đột ngột sau đó lại tăng, đặc biệt ở mẫu 1, COD giảm rất nhiều trong 3 tuần đầu giảm được 30%. Tuy biến động gần giống nhau theo thời gian nhưng ta có thể thấy các giá trị BOD và COD của mẫu 1 theo thời gian nhỏ hơn mẫu 2. Thể hiện qua đường biểu diễn cho BOD và COD của mẫu 1 nằm dưới mẫu 2. Chứng tỏ mẫu 1 không ô nhiễm bằng mẫu 2 hay các chủng có khả năng làm giảm sự ô nhiễm nước. Để thấy rõ sự khác biệt về màu nước trong quá trình ngâm và màu tre của hai mẫu với nhau và với nước ngâm, tre trước khi ngâm ta xem hình 3, hình 4 (ở phụ lục 2). Bảng 3.7: Kết quả kiểm tra về thành phần, số lượng vi sinh vật trong nước ngâm tre thử nghiệm đợt 1 theo thời gian Nhóm vi sinh vật Mẫu Kết quả thử nghiệm theo thời gian (tuần) (CFU/ml) 1 2 3 4 5 Vi sinh vật tổng số hiếu khí 1 2,64.104 2.104 12.104 2,4.104 4.103 2 1,2.104 2.104 1,37.104 3,7.104 2.103 Vi sinh vật phân hủy xenluloza 1 1,72.105 2,8.104 3,2.104 3.104 4,2103 2 2.104 3,7.104 3,6.104 2,6.104 3.103 Vi sinh vật phân hủy protein 1 9,2.105 5,3.104 3,5.104 2,9.104 3,6.103 2 4,4.104 2,9.104 2,8.104 2,7.104 3.103 Vi sinh vật thủy phân tinh bột 1 1,42.105 2,2.104 2,3.104 2,4.104 4.103 2 1,42.104 2.104 2,3.104 2,5.104 2,8.103 Vi sinh vật tổng số kỵ khí 1 + - + - ++ ++ ++ 2 - + - + + ++ Clostridium. sp 1 + ++ ++ ++ ++ 2 + ++ + + + Vi khuẩn khử sulfat 1 * * * * ** 2 0 * ** ** ** Trong đó: + -: phát triển kém + : phát triển bình thường ++: Phát triển rất tốt - : không phát triển * : có sinh H2S 0 : không sinh H2S Kết quả từ bảng 3.7 cho thấy lượng vi sinh vật trong mẫu 1 càng về sau càng lớn hơn trong mẫu 2. Từ đó có thể giải thích được tại sao mẫu 1 nước không thối và bẩn như ở mẫu 2. Đặc biệt là về mùi, tuy mùi thối đều tăng theo thời gian nhưng mẫu 2 mùi thối hơn mẫu 1 nhiều. Đó chính là sự phát triển mạnh của vi khuẩn khử sulfat. Kết quả thử nghiệm đợt 2. Dựa trên kết quả xử lý đợt 1 thấy được nước vẫn còn khá ô nhiễm và mùi chưa giảm nhiều. Do đó, chúng tôi đã tiến hành kết hợp các chủng phân lập được với các chủng có khả năng ứng dụng trong xử lý môi trường như chế phẩm EM. Bởi vì chế phẩm này sẳn có trên thị trường. Vi khuẩn lactic cũng được chọn bởi khả năng tiết ra axit lactic làm giảm pH của môi trường giúp hạn chế mùi. Đợt 2 tiến hành thử nghiệm các chủng được tuyển chọn kết hợp với các nhóm vi sinh vật bên ngoài như chế phẩm EM, vi khuẩn lactic. Tre được cắt với kích thước bằng nhau thành từng đoạn 20 cm, bỏ vào ống nghiệm lớn Ф = 25. Đổ nước máy vào cho đến ngập tre. Đợt 2 được ngâm từ ngày 25/02/2005 đến 04/04/2005 thử nghiệm với 4 mẫu. Mẫu 3: Cho 10 ml dịch chứa vi khuẩn lactic + 10 ml chế phẩm EM+ chủng được tuyển chọn (mỗi chủng 1 ống nghiệm) Mẫu 4: Cho 10 ml dịch chứa vi khuẩn lactic + chủng được tuyển chọn (mỗi chủng 1 ống nghiệm) Mẫu 5: Cho 10 ml chế phẩm EM + chủng được tuyển chọn (mỗi chủng một ống nghiệm) Mẫu 6: Đỗi chứng (tre được ngâm bằng nước máy không bổ sung gì ) Kết quả thử nghiệm được thể hiện trong bảng 3.8 và bảng 3.9. Kết quả chất lượng nước ngâm tre thử nghiệm đợt 2. Chất lượng nước ngâm tre thử nghiệm đợt 2 theo thời gian được trình bày trong bảng 3.8 (trang bên). Chỉ tiêu Mẫu Kết quả thử nghiệm theo thời gian (tuần) 1 2 3 4 5 Cảm quan 3 Hơi mùi, nước vàng, có váng trắng Sốc nhẹ, vàng nâu, váng trắng Sốc nhẹ, vàng nâu, tre dẻo giảm, trong Hơi thối, nước nâu đen, tre dẻo Mùi thối, nước vàng đen, bẩn, có váng 4 Hơi mùi, nước vàng, có váng trắng Sốc nặng hơn mẫu 3, nước vàng nâu, có váng Mùi hơn mẫu 3, vàng nâu, tre dẻo , trong Mùi thối hơn mẫu 3, nước đen, tre dẻo, đục Mùi thối hơn mẫu 3, nước vàng đen, bẩn, có váng 5 Hơi mùi, nước vàng, có váng trắng Sốc nhẹ hơn mẫu 4, nước vàng nâu, có váng Mùi hơn mẫu 4, vàng nâu, tre dẻo , trong Mùi thối hơn mẫu 4, nước đen, tre dẻo, đục Mùi thối hơn mẫu 4, nước vàng đen, bẩn, có váng 6 Hơi mùi, nước vàng, có váng trắng Sốc nặng, nước vàng nâu, có vẩn Sốc nặng hơn, vàng đen, vẩn đen Mùi rất thối, bẩn, nước đen, có váng Mùi thối nặng, bẩn, nước đen, có váng pH 3 6,57 7,89 7,96 8,15 8,37 4 6,69 4,90 7,29 8,14 8,33 5 6,55 6,89 5,95 8,12 8,31 6 6,89 5,47 7,61 8,28 8,20 Bảng 3.8: Kết quả kiểm tra về chất lượng nước ngâm tre thử nghiệm đợt 2 theo thời gian Bảng 3.8: (tiếp theo) BOD5 (mg/l) 3 397 350 458 436 500 4 490 450 578 203 356 5 617 588 431 323 542 6 578 450 392 350 578 COD (mg/l) 3 1248 750 543 867 1056 4 1248 768 672 973 1344 5 1728 985 720 1056 1536 6 2688 1960 2035 2109 2112 SS (mg/l) 3 8600 9050 15300 17300 16400 4 8300 9150 12800 16200 17900 5 6000 8240 13600 17500 18200 6 7500 10240 14500 16500 17500 DS (mg/l) 3 550 1500 1500 1400 900 4 500 800 2200 1300 800 5 500 1600 1700 900 700 6 100 1600 700 1200 800 Theo bảng 3.8 thấy, mầu nước đục dần, mùi cũng tăng theo thời gian. Nhưng giữa các mẫu nước có sự khác nhau: mẫu 3 mầu trong nhất và có mùi thối nhẹ nhất theo thời gian, tiếp đó là đến mẫu 4, mẫu 5 và bẩn nhất là mẫu 6 (mẫu đối chứng). Đợt ngâm 2 thấy có xuất hiện váng khác với đợt ngâm 1. Để thấy rõ sự khác biệt về mầu nước ngâm tre của các mẫu xem hình 5 và hình 6 ở phần phụ lục 2. So với đợt ngâm lần 1 thấy có sự khác biệt lớn về màu nước. Màu nước cuả các mẫu có sự kết hợp các chủng, vi khuẩn lactic và chế phẩm EM trong hơn, và có mùi nhẹ hơn so với mầu nước ngâm chỉ bổ sung chủng được tuyển chọn. Tre ngâm ở mẫu 3, 4,5 cũng có độ dẻo tăng dần nhưng tre ở mẫu 6 chưa có độ dẻo. Thời gian làm tre dẻo nhanh hơn mẫu 1. Chỉ sau 3 tuần tre đã dẻo như trong mẫu 1 sau 4 tuần. Từ bảng 3.8 ta thấy pH, SS gần như tăng theo thời gian. Riêng với mẫu 4 ở tuần thứ 2 pH giảm đột ngột chứng tỏ có sự phát triển mạnh của vi khuẩn lactic và mùi của mẫu này tại tuần 2 cũng nhẹ nhất do axit lactic sinh ra làm giảm pH của môi trường giữ các khí NH3, H2S trong môi trường nước. SS tăng đều theo thời gian do sản phẩm của các quá trình phân hủy trong quá trình ngâm tre ngày càng nhiều làm tăng lượng chất rắn lơ lửng. Nhưng lượng rắn lơ lửng trong các mẫu của đợt 2 nhỏ hơn trong mẫu ngâm đợt 1. Lượng chất hoà tan trong các mẫu nước tăng trong 3 tuần đầu và giảm trong 2 tuần cuối. Các chỉ số BOD, COD có sự biến động không đồng đều. Để thấy rõ sự biến động ta phân tích trên đồ thị 2 (trang bên). Đồ thị 2: Động thái BOD, COD của quá trình xử lý nước ngâm tre đợt 2 Dựa trên đồ thị 2 ta thấy ở tuần đầu tiên BOD có sự chênh lệch giữa các mẫu: mẫu 5 cao nhất sau đó đến mẫu 4, mẫu 6 và thấp nhất là mẫu 3. BOD của mẫu 2 giảm mạnh theo thời gian, tiếp đến là mẫu 5, mẫu 6 giảm ít và ở tuần cuối BOD đều tăng. Nhưng mẫu 3 tăng theo thời gian. Điều đó có thể do thời gian càng lâu sự cạnh tranh của các vi sinh vật càng lớn nên hiệu quả xử lý giảm. COD của các mẫu đều cao ở tuần đầu và giảm dần ở tuần thứ 2 và thứ 3 sau đó lại tiếp tục tăng ở hai tuần cuối. Dựa vào vị trí của các đường biểu diến trên đồ thị 2 ta có thể thấy khả năng xử lý COD của mẫu 3 là tốt nhất sau đó đến mẫu 4, mẫu 5. Mẫu đối chứng sự giảm COD thấp nhất. Qua nhận xét trên ta có thể kết luận, các mẫu có bổ sung chủng vi sinh có khả năng xử lý tốt hơn mẫu không bổ sung chủng. Mỗi mẫu có sự kết hợp khác nhau có khả năng xử lý khác nhau. Dựa trên kết quả phân tích về tất cả các mẫu ta có thể thấy mẫu 3 có khả năng xử lý tốt nhất ở 2 tuần đầu. Do đó để tăng khả năng xử lý của mẫu 3 ta có thể bổ sung chế pẻâm EM, vi khuẩn lactic và các chủng phân lập được sau 2- 3 tuần. Mục đích của đề tài là tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng ứng dụng trong xử lý nước ngâm tre. Vì vậy, cần thấy rõ biến động về BOD, COD giữa mẫu 1 của đợt 1 và mẫu 3, mẫu 4, mẫu 5 của đợt 2. Sự biến động đó được thể hiện trên đồ thị 3. Đồ thị 3: Động thái BOD, COD của các mẫu nước thử nghiệm khả năng ứng dụng của chủng được tuyển chọn và sự kết hợp giữa các chủng Theo đồ thị 3 ta có thể thấy khả năng xử lý nước ngâm tre của mẫu 1 là kém nhất theo thời gian. Các đường biểu diễn BOD và COD của mẫu 1 gần như đều nằm trên các đường biểu diễn của các mẫu 3, mẫu 4, mẫu 5. Chứng tỏ BOD, COD vần còn cao hay nước sau 5 tuần của mẫu 1 bẩn hơn các mẫu 3, 4, 5. Do đó để xử lý tốt nước ngâm tre cần nghiên cứu kỹ sự kết hợp giữa các chủng sẵn có trong nước ngâm tre với các chủng có khả năng ứng dụng cao trong xử lý có sẵn như chế phẩm EM, vi khuẩn lactic. Kết quả kiểm tra về thành phần số lượng vi sinh vật trong nước ngâm tre thử nghiệm đợt 2 theo thời gian được trình bày trong bảng 3.9. Bảng 3.9: Kết quả kiểm tra về thành phần, số lượng vi sinh vật trong nước ngâm tre thử nghiệm đợt 2 theo thời gian Nhóm vi sinh vật Mẫu Kết quả thử nghiệm theo thời gian (tuần) (CFU/ml) 1 2 3 4 5 Vi sinh vật tổng số hiếu khí 3 7.104 14.104 7.2.104 200.104 53.104 4 6.104 30.104 100.104 196.104 34.104 5 5,1.104 12.104 216.104 62.104 40.104 6 3.104 6.104 86.104 56.104 2.104 Vi sinh vật phân hủy xenluloza 3 1,2.104 12.104 4.104 36.104 7.9.104 4 5.104 6.104 2.104 28.104 6,8.104 5 6,1.104 30.104 2.105 18.104 4.104 6 2,4.104 7.104 2.104 14.104 3.104 Vi sinh vật thủy phân tinh bột 3 4,2.103 2.104 18.104 102.104 46.104 4 3,2.103 1,5.104 2.104 90.104 31.104 5 2,7.103 2,8.104 6.104 16.104 5.104 6 2,3.103 1,2.104 105 22.104 2.104 Vi sinh vật phân hủy protein 3 8,2.104 264.104 120.104 14.105 56.104 4 6,9.104 24.104 1.105 52.104 48.104 5 2,9.104 276.104 2.105 66.104 54.104 6 2,3.104 66.104 5.105 56.104 18.104 Bảng 3.9: (tiếp theo) Vi sinh vật tổng số kỵ khí 3 3,1.103 4.104 6,9.104 15.104 35.104 4 2.103 2.104 6.104 14.104 28.104 5 4.103 1.104 3.104 6.104 105 6 6.103 6.104 4.104 10.104 39.104 Clostridium. sp 3 + - + - ++ ++ ++ 4 + - + - ++ ++ ++ 5 + - + - ++ ++ ++ 6 - +- + + ++ Vi khuẩn khử sulfat 3 * 0 0 * ** 4 * * * * ** 5 * 0 * * ** 6 0 * * ** ** Trong đó: + -: phát triển kém + : phát triển bình thường ++: Phát triển rất tốt - : không phát triển * : có sinh H2S 0 : không sinh H2S Từ bảng 3.9 thấy thành phần số lượng vi sinh vật hiếu khí có chiều hướng tăng ở 4 tuần đầu và giảm mạnh ở tuần thứ 5. Thành phần vi sinh vật kỵ khí tăng dần theo thời gian ở tất cả các mẫu. Điều này thích hợp với môi trường ngâm tre là môi trường kỵ khí. Lượng vi sinh vật trong các mẫu nước bổ sung lớn hơn ở mẫu đối chứng do đó khả năng phân huỷ vật chất tốt hơn nên khả năng xử lý cũng tốt hơn.  Kết luận và Kiến nghị Kết luận Từ những kết quả nghiên cứu trên có thể rút ra những kết luận sau: Các mẫu nước ngâm tre tại ý Yên- Nam Định có mức độ ô nhiễm rất cao: BOD vượt quá tiêu chuẩn đối với nước thải loại C gần 20 lần, COD vượt quá trên 7 lần, SS vượt quá tiêu chuẩn cho phép trên 62 lần. Về thành phần và số lượng vi sinh vật: vi sinh vật kỵ khí chiếm đa số, số lượng E.coli và Feacal coliform nằm dưới tiêu chuẩn nước thải. Đã phân lập được vi khuẩn có khả năng phân giải protein, tinh bột, xenluloza, vi khuẩn Clostridium. sp và vi khuẩn khử sulfat trong mẫu nước. Đánh giá khả năng phân giải của vi khuẩn phân giải protein, tinh bột, xenluloza. Kết quả cho thấy số lượng vi sinh vật có khả năng phân giải protein chiếm 24%, tinh bột 16%, xenluloza chiếm 68% số chủng phân lập được. Đã tuyển chọn được 2 chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải protein, tinh bột, xenluloza mạnh là chủng B1 và chủng Đ1. Đã tiến hành thử nghiệm khả năng xử lý nước ngâm tre trong phòng thí nghiệm của các chủng được tuyển chọn cho kết quả xử lý tương đối tốt: BOD, COD, SS đều nhỏ hơn so với mẫu đối chứng. Mùi thối nhẹ hơn mẫu đối chứng sau 5 tuần và mầu nước trong hơn. Đã tiến hành thử nghiệm khả năng kết hợp của các chủng được tuyển chọn với chế phẩm EM và vi khuẩn Lactic. Kết quả: mẫu có sự kết hợp giữa cả 3 nhóm có khả năng xử lý tốt nhất trong 3 tuần đầu. Thời gian ngâm đã rút ngắn mà tre ngâm có chất lượng tốt. Kiến nghị Nước ngâm tre cần được xử lý trước khi sử dụng vào mục đích khác. Nên xử lý bằng phương pháp sinh học. Để ứng dụng được trong điều kiện thưc tế cần tiếp tục nghiên cứu thêm, đặc biệt là về tỉ lệ kết hợp giữa các chủng với chế phẩm EM, vi khuẩn lactic và thời gian bổ sung. tài liệu tham khảo Tiếng Việt Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đăng Đực, Nguyễn Đường, Trần Cẩm Vân, Hoàng Lương Việt - Giáo trình vi sinh vật học trồng trọt. NXB Nông Nghiệp, 1979. Ngô Quang Để - Tre trúc ( gây trồng và sử dụng). NXB Nghệ An, 2003. Tăng Văn Đoàn - Giáo trình kĩ thuật môi trường. NXB Giáo dục, 1995. Vũ thị Minh Đức - Thực tập vi sinh vật học. NXB ĐHQG, 2001. Lê Gia Hy, Ngô Quang Bính, Phạm Kim Dung, Cao Văn Sung - Nghiên cưua vi sinh vật trong quá trình ngâm đay và đề xuất một vài kỹ thuật cho công nghệ ngâm đay. Thông Báo Khoa học Kỹ thuật. NXB ĐHQG, 1996. Lê Văn Khoa và những người khác - Phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng. NXB Giáo dục, 2000. Roichro Ueda - Nghiên cứu sinh lý tre trúc.Vương Tấn Nhị dịch. NXB Khoa học và Khoa học tự nhiên, 1976. Trịnh Thị Thanh - Bài giảng về ô nhiễm nước và công nghệ xử lý nước thải. Trường ĐHQG- ĐHKHTNHN, 1996. Trịnh Thị Thanh, Trần Yêm, Đồng Kim Loan- Giáo trình công nghệ môi trường. NXB ĐHQGHN, 2002. Thông tin môi trường. Thông điệp củ UNICEP nhân ngày thế giới về nước, 1996. TCVN5945 - 1995: Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, 1995. Phạm Thanh Tuấn - Một số nghiên cứu ban đầu về chế biến chất thải rắn sinh hoạt thành phân hữu cơ bằng chế phẩm EM tại thị xã Thái Bình. Luận văn cử nhân khoa môi trường, 2000. Tiếng Anh: S. Dransfield and E.A. Widjaja (1995) - Plant Resources of South- East Asia, No 7: Bamboos, Bogor, Indonesia.Tom Cason, 1998. Juana B. Eweis, Sarina J. Ergas, Daniel P. Y. Chang, Edward D. Schroeder - Bioremediation Principles. Tom Casson, 1998. Lee R. Lynd, Paul J. Weimer, Willem H. van Zyl, and Isak S. Pretorius - Microbial Cellulose Utilization: Fundamentals and Biotechnology. Microbiology and Molecular Biology Reviews, Sept, 2002. Phụ lục 1 Bảng 1: Giá trị tới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm thải ra môi trường (TCVN 5945-1995) Thông số Đơn vị Giá trị tới hạn A B C pH 6-9 5,5-9 5-9 BOD5 mg/l 20 50 100 COD mg/l 50 100 400 SS mg/l 50 100 200 Coliform MNP/100ml 5000 10000 - 1. Thiết bị Cân phân tích Toledo : Anh Kính hiển vi quang học Olympus : Nhật Máy đo pH 320 Toledo : Anh Máy ly tâm Eppendoft : Đức Nồi hấp thanh trùng : Trung Quốc Tủ ấm : Trung Quốc Tủ cất vô trùng : Việt Nam Tủ khử trùng khô : Trung Quốc 2. Hoá chất Bromcrezol purple CMC Cao nấm men Casein Cao thịt Lactat Na Pectin Pepton Sữa bột tách bơ Thạch Thioglicolat Tinh bột tan Vitamin hỗn hợp Vi lượng AgSO4 CaCl CaCO3 CaSO4 FeCl3 FeSO4 FeSO4.7 H2O Fe(NH4)2(SO4)2 KCl K2Cr2O7 KI KOH K2HPO4 KH2PO4 MgSO4 MgSO4. 7 H2O MnSO4 NaCl NaHCO3 NaN3 NaNO3 Na2S NH4Cl (NH4)2SO4 3. Các môi trường sử dụng trong nghiên cứu 3.1. Môi trường cho vi sinh vật hiếu khí a. Môi trường CMC để phân lập vi sinh vật phân huỷ xenluloza(g/l): Agar : 20 Cao thịt : 5 NaCl : 5 Pepton : 10 pH = 6,8 -7,2 Khử trùng ở 0,8 - 1 at, ở nhiệt độ 110oC trong 30 phút. b. Môi trường MPA để phân lập vi sinh vật tổng số hiếu khí (g/l): Agar : 20 Cao thịt : 1 CMC : 2 NaCl : 5 Pepton : 2 pH = 6,8-7,2 Khử trùng ở 0,8 - 1 atm, ở nhiệt độ 110oC trong 30 phút. c. Môi trường phân lập vi sinh vật có hoạt tính proteaza (g/l): Agar : 20 Casein : 5 FeSO4 : 0,01 KCl : 0,5 K2HPO4 : 1,5 MgSO4 : 0,5 NaNO3 : 1,75 pH = 6,8 -7,2 Khử trùng ở 0,8 - 1 at, ở nhiệt độ 110oC trong 30 phút. d. Môi trường phân lập vi sinh vật phân hủy tinh bột (g/l): Agar : 20 NaCl : 5 Pepton : 7 Tinh bột tan : 1 pH = 6,5 Khử trùng ở 0,8 - 1 at, ở nhiệt độ 110oC trong 30 phút. 3.2. Môi trường cho vi sinh vật kỵ khí a. Môi trường Crossley Milk để phân lập vi khuẩn Clostridium. sp (g/l): Agar : 7 Bromcrezol purple : 0,1 (hoà tan trong cồn 90o) Pepton : 10 Sữa bột tách kem : 100 pH = 6,8 -7,2 Khử trùng ở 0,8 - 1 at, ở nhiệt độ 110oC trong 30 phút b. Môi trường Closs để phân lập vi sinh vật tổng số kỵ khí (g/l): Agar : 7 -10 Cao men : 5 CaCO3 : 5 K2HPO4 : 7 KH2PO4 : 3 MgSO4 : 0,25 Lactose : 20 NaCl : 1 (NH4)2SO4 : 7 Pectin : 5 Vitamin C : 0,5% pH = 6,5 Khử trùng ở 0,8 - 1 at, ở nhiệt độ 110oC trong 30 phút c. Môi trường Endo để phân lập E. Coli (g/l): Agar : 15 Lactose :10 Pepton thuỷ phân: 10 K2HPO4 : 3,5 Na2SO3 : 0,5 Fuchsin : 0,5 ml pH = 7,2 ữ 7,6 Khử trùng ở 0,8 - 1 at, ở nhiệt độ 110oC trong 30 phút d. Môi trường MPN để phân lập Feacal coliform (g/l): Pepton : 5 Lactose : 5 Fenol đỏ: 2,1 ml pH = 7,2 ữ 7,6 Khử trùng ở 0,8 - 1 at, ở nhiệt độ 110oC trong 30 phút e. Môi trường Postagate B cải tiến để phân lập vi khuẩn khử sulfat (g/l): Agar : 15 CaSO4 :1 Cao nấm men : 1 K2HPO4 : 0,5 FeSO4.7H2O : 0,5 Lactat Na : 3,5 MgSO4.7H2O : 2 NaHCO3 : 5% Na2S : 5% NH4Cl : 1 Vi lượng : 1 ml/l Vitamin hỗn hợp :1 ml/l Thioglicolat : 0,1 pH = 6,5 Khử trùng ở 0,8 - 1 at, ở nhiệt độ 110oC trong 30 phút 4. Các phương pháp đánh giá mức ô nhiễm nước thải 4.1. Phương pháp xác định BOD [9] - Khái niệm: BOD (nhu cầu oxy sinh học) là lượng O2 đã sử dụng trong quá trình oxy hoá các hợp chất hữu cơ bởi các vi sinh vật. Quá trình này gọi là quá trình oxy hoá sinh học. Trong thực tế, người ta không xác định được lượng O2 cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ, mà chỉ xác định được lượng O2 cần thiết cho 5 ngày đầu với nhiệt độ ủ ở 20oC trong phòng tối. Chỉ tiêu này ký hiệu là BOD5. - Cách làm: Pha loãng mẫu theo tỉ lệ thích hợp bằng dung dịch pha loãng sau đó cho vào chai để xác định BOD. Chai đối chứng được xác định ngay, chai thí nghiệm được ủ ở nhiệt độ 20oC trong 5 ngày. - Kết quả: P BOD5 DO1 – DO5 = (mg O2/l) (2) Trong đó: DO1: Hàm lượng O2 hoà tam (mg/l) trong chai đối chứng (ban đầu) DO5: Hàm lượng O2 hoà tam (mg/l) trong chai thí nghiệm sau 5 ngày ủ P: hệ số pha loãng 4.2. Phương pháp xác định COD (nhu cầu oxy hoá học) [9] Chất hữu cơ + K2Cr2O7 + H+ → CO2 + H2O + 2Cr3+ + 2K+ - Nguyên tắc: Xác định lượng oxy cần thiết cho các quá trình oxy hoá học các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và H2O. Để xác định COD người ta thường dùng chất oxy hóa mạnh Kalibicromat trong môi trường axit. Khi đó xảy ra phản ứng : Cr2O72- + Fe2+ + H+→ Cr3+ + Fe3+ + H2O Lượng Cr2O72- dư được chuẩn độ bằng dung dịch muối Morh Fe(NH4)(SO4)2 với chỉ thị là phenyl antalic axit. Chỉ thị chuyển từ màu nâu đỏ sang màu xanh lam. Tính toán kết quả: (mg O2/l) COD = V (a - b).N.8.1000 (3) Trong đó: a: số ml muối Morh dùng để chuẩn mẫu trắng b: số ml muối Morh dùng để chuẩn mẫu phân tích N: nồng độ đương lượng của muối Morh V: thể tích mẫu đem phân tích Phương pháp xác định cặn lơ lửng (SS) Nguyên lý: Mẫu được trộn đều đem lọc qua giấy lọc đã biết trước khối lượng. Cặn còn lại trên giấy lọc được sấy đến trọng lượng không đổi ở 105oC. Khối lượng chênh lệch trước và sau khi sấy chính là cặn lơ lửng (SS) hay là chất rắn huyền phù. Các bước xác định: Giấy lọc được sấy khô đến trọng lượng không đổi ở 105oC, để nguội trong bình hút ẩm 30 phút. Sau đó đem cân để xác định khối lượng. Lấy 1 ml nước mẫu lọc qua giấy Đem giấy đã lọc sấy ở 105oC trong 30 phút (tính từ lúc nhiệt độ lên đến 105oC). Sau đó để nguội trong bình hút ẩm trong vòng 30 phút, cân chính xác khối lượng cuả giấy lọc. Tính kết quả: Hàm lượng cặn lơ lởng được tính như sau; (mg/l) SS = V (A – B). 1000 (4) Trong đó: A: Khối lượng giấy lọc sau khi lọc B: Khối lượng giấy lọc trước khi lọc V: thể tích mẫu đem lọc Phương pháp xác định chất rắn hoà tan (DS) Phần dịch lọc sau khi loại bỏ cặn lơ lửng được cho vào đĩa thuỷ tinh chịu nhiệt sạch đã biết trước khối lượng. Sau đó đem sấy ở 105oC trong vòng 30 phút (tính từ lúc nhiệt độ đạt 105oC), để nguội trong bình hút ẩm 30 phút. Cân để xác định khối lượng. Tính kết quả theo công thức (4) với A và B là khối lượng của đĩa sau và trước khi lọc Phụ lục 2 Hình 1: Khả năng phân giải Xenluloza bằng phương pháp cấy chấm điểm Hình 2: Khả năng phân giải tinh bột bằng phương pháp cấy chấm điểm Hình 3: Mẫu nước ngâm tre của mẫu 2, mẫu 1, mẫu trước khi ngâm sau 5 tuần (theo thứ tự từ trái sang phải) Hình 4: Mẫu tre ngâm của mẫu 2, mẫu 1, mẫu trước khi ngâm sau 5 tuần (theo thứ tự từ phải sang trái) Hình 5: Mẫu nước ngâm tre của mẫu 4, mẫu 6, mẫu 5 (theo thứ tự từ trái sang phải sau 5 tuần) Hình 6:Nước ngâm tre của mẫu 3 sau 5 tuần