NGHIÊN CỨU, SẢN XUẤT CÁC CHẾ PHẨM VI SINH VẬT VÀ ỨNG DỤNG CHÚNG ĐỂ XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

Tăng Thị Chính Viện Công nghệ môi trường, Viện KH&CN Việt Nam

Xử lí chất thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn di dưỡng hoại sinh, có trong chất thải. Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hoá và trở thành các chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước.

Cho đến nay người ta đã xác định được rằng, các vi sinh vật có thể phân huỷ được tất cả các chất hữu cơ có trong tự nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. VSV sống khắp mọi nơi trên trái đất: trong đất, nước, không khí, tromg hầm mỏ, dưới đáy biển sâu, trên người, động thực vật, hàng hoá, dày, dép, quần áo.... Ngay cả ở những nơi mà điều kiện sống tưởng chừng hết sức khắc nghiệt: nhiệt độ cao, áp suất cao, pH rất thấp hoặc rất cao, độ mặn cao (biển chết) vẫn thấy có sự phát triển của vsv. VSV tuy nhỏ bé nhất trong sinh giới nhưng năng lực hấp thu và chuyển hoá thức ăn của chúng có thể vượt xa các sinh vật bậc cao.

Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, ngành Công nghệ Sinh học có vai trò rất quan trọng. Nhiều quy trình công nghệ xử lí ô nhiễm môi trường hiện tại được xây dựng trên cơ sở tham gia tích cực của vi sinh vật (VSV), bao gồm: xử lý rác thải, nước thải, phân hủy các chất độc hại, cải tạo và phục hồi môi trường. Tuy vậy, các công nghệ áp dụng các chủng VSV sẵn có trong tự nhiên vẫn chưa giải quyết triệt để được các chất gây ô nhiễm môi trường như thời gian phân huỷ lâu, phân huỷ không triệt để, tạo ra các sản phẩm thứ cấp. Các nghiên cứu trong lĩnh vực VSV môi trường tập trung vào việc phân lập VSV từ tự nhiên hay tạo ra các chủng, giống VSV mới, có khả năng nuôi dưỡng tạo thành các chế phẩm sinh học nhằm giải quyết triệt để vấn đề chất ô nhiễm trong nước thải, rác thải mà công nghệ sinh học trước đây chưa làm được. Phương pháp sử dụng các chế phẩm VSV để xử lý chất thải rắn (rác thải sinh hoạt, xử lý bùn ao nuôi thuỷ sản, xử lý các phế thải rắn từ công nghiệp thực phẩm,...) làm phân bón nhằm tạo ra sản phẩm thân môi trường đã và đang được quan tâm nghiên cứu. Hiện nay ở nước ta đang có rất nhiều các công trình nghiên cứu tuyển chọn, sản xuất các chế phẩm VSV sử dụng vào quá trình xử lý chất thải, nhằm thúc đẩy nhanh quá trình phân huỷ chất thải và mang lại hiệu quả cao hơn.

1. Nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi sinh vật sinh tổng hợp các enzim ngoại bào mạnh để sản xuất các chế phẩm vi sinh vật sử dụng cho xử lý ô nhiễm hữu cơ

Nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi sinh vật ưa nhiệt sinh tổng hợp các enzim phân giải nhanh các hợp chất hữu cơ để xử lý phế thải rắn bằng phương pháp ủ compost

Chúng tôi tập trung vào phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật ưa nhiệt thuộc nhóm xạ

khuẩn Streptomyces (XK) và vi khuẩn (VK) thuộc giống Bacillus. đã tuyển chọn được 30 chủng XK ưa nhiệt và 20 chủng VK ưa nhiệt (nhiệt độ sinh trưởng tối ưu 45 -550C) và có ưu điểm là sinh enzim xenlulaza, amylaza, proteaza có tác dụng phân hủy mạnh các chất hữu cơ trong chất thải.

b. Nghiên cứu tuyển chọn các chủng VSV để sản xuất chế phẩm xử lý nước thải

Khác với quá trình ủ xử lý phế thải rắn, quá trình xử lý nước thải thường diễn ra trong điều kiện nhiệt độ môi trường không khí từ 15-370C. Vì vậy, trong qúa trình nghiên cứu tuyển chọn các chủng VSV tạo chế phẩm dùng cho xử lý nước thải cần phải tuyển chọn nhóm ưa ấm có nhiệt độ sinh trưởng thích hợp nằm trong khoảng nhiệt độ trên (15-370C). Đối với qúa trình xử lý nước thải thì các điều kiện

1

môi trường như độ mặn, độ axit, độ kiềm, thành phần các chất hữu cơ,... ảnh hưởng rất lớn đến qúa trình sinh trưởng và hiệu quả phân huỷ các chất hữu cơ.

- Tất cả các chủng VSV tuyển chọn dùng để sản xuất các chế phẩm VSV đều đã được nghiên cứu kỹ các đặc điểm sinh học (phân loại đến loài bằng các phương pháp phân loại truyền thống và kỹ thuật sinh học phân tử (16S-ADN) để khẳng định được chúng không độc hại cho con người, vật nuôi và môi trường. Yêu cầu về chất lượng của chế phẩm VSV: Chất lượng của chế phẩm VSV tạo ra phải đạt được mật độ VSV từ 108-109 CFU/ml or g, không có vi sinh vật tạp nhiễm và phải bảo quản được từ 3-4 tháng. Dưới đây là bảng phân tích chất lượng của 2 loại chế phẩm mà chúng tạo đã sản xuất.

CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI

Ứng dụng chế phẩm Biomix1 để xử lý rác thải sinh hoạt tại các cơ sở xử lý rác Chế phẩm Biomix 1 (Micromix 3) đã được đưa vào thử nghiệm đầu tiên ở nhà Nhà máy Chế biến

phế thải đô thị Hà Nội (Cầu Diễn), sau đó là ở Việt Trì và Thái Bình. Bể đối chứng là bể ủ theo qui trình của nhà máy này là bổ sung phân xí máy vào quá trình xử lý. Kết quả nghiên cứu thu được cho thấy nếu sử dụng công nghệ thông thường của nhà máy như đã trình bày ở trên thì thời gian xử lý hiếu khí (sử dụng máy thổi khí để cấp khí) kéo dài khoảng 45 ngày và có mùi hôi thối bốc ra từ bể ủ. Nhưng khi bổ sung thêm 30 kg chế phẩm Biomix1 cho một bể xử lý dung tích 150 m3 rác thì thời gian xử lý hiếu khí là 30 ngày và không có mùi hôi bốc lên. Như vậy với việc bổ sung chế phẩm Biomix 1 đã rút ngắn được thời gian xử lý phải thổi khí từ 45 ngày xuống còn 30 ngày, do đó đã tiết kiệm được 1/3 thời gian xử lý hiếu khí và đồng thời cũng tiết kiệm được năng lượng.

Chế phẩm Biomix 1 đang được áp dụng tại nhà máy xử lý rác thải sinh hoạt Việt Trì và Nhà máy xử lý rác Đồng Xoài, của Công ty cổ phần đầu tư và phát triển công nghệ Môi trường, Bình phước, tỉnh Bình Phước. Ứng dụng chế phẩm Biomix 1 xử lý phế thải nông nghiệp ngoài đồng ruộng

Hiện nay, phế thải nông nghiệp đang là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường tại nhiều địa phương của nước ta. Trước đây nguồn phế thải này được sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi gia súc, gia cầm (rơm rạ làm thức ăn cho trâu bò, lá rau dưa được sử dụng làm thức ăn cho lợn, ngan vịt,...), nhưng ngày nay nhu cầu ấy không còn nữa. Trước những yêu cầu bức xúc về bảo vệ môi trường và có thể tận dụng nguồn phế liệu này để sản xuất phân bón hữu cơ, chúng tôi đã tiến hành sử dụng chế phẩm Biomix 1 để xử lý rơm rạ và các chất thải hữu cơ khác để sản xuất phân bón hữu cơ. Sử dụng 1kg chế phẩm vi sinh vật Biomix 1 bổ sung cho 1 tấn phế thải trong quá trình ủ compost sẽ rút ngắn được thời gian ủ, không sinh mùi hôi thối, tiêu diệt được các vi sinh vật gây bệnh có trong chất thải, tạo ra nguồn phân bón hữu cơ sạch hơn. Kết quả thực nghiệm cho thấy sau 30 ngày thì rơm rạ ở đống ủ có bổ sung vi sinh vật đã mủn và gãy vụn, còn đống ủ không bổ sung vi sinh vật thì sau 60 - 80 ngày ủ mới mủn và gãy vụn. Cách ủ xử lý rơm rạ, phế thải nông nghiệp tại ruộng được thể hiện qua hình 1.

Hình 1A. Mô hình đống ủ rạ xử lý tại ruộng Hình1B. Rơm rạ sau khi xử lý 30 ngày

2

1A

1B

Xử lý rạ tại đồng ruộng làm phân bón đã tái sử dụng được một nguồn hữu cơ lớn để cải tạo đất,

đặc biệt là đã giảm được lượng phân hoá học (mỗi sào rạ sau khi xử lý bằng chế phẩm Biomix đã cho từ 250-300kg phân hữu cơ, thay thế được toàn bộ lượng phân chuồng cần sử dụng, ngoài ra còn tiết kiệm được từ 1,2 -1,5kg phân Urê/sào và 1,5 kg phân Kali/sào). Đây là một mô hình đơn giản, dễ thực hiện, đầu tư ít, mang lại hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường.

Chế phẩm Biomix 1 đã được sử dụng để ủ xử lý các loại phế nông nghiệp khác như thân lá các loại rau, dưa, dây bí, lạc, phân gia súc, gia cầm,... đều cho kết quả rất tốt. Đối với phân gia cầm, như phân gà, phân chim có nồng độ chất dinh dưỡng rất cao nếu ủ bình thường vừa phải sử dụng vôi bột và thời gian ủ rất lâu mất từ 2-3 tháng, trong khi đó khi sử dụng chế phẩm Biomix 1 thì thời gian ủ chỉ mất 15-20 ngày là phân hoàn toàn hoai mục và mất mùi thối. Chính vì vậy, năm 2007-2008, sở Khoa học và Công nghệ Vĩnh Phúc đã cấp kinh phí cho chúng tôi để triển khai ứng dụng chế phẩm này vào xử lý phế thải nông nghiệp trên địa bàn 2 xã huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc và hiẹn nay đang được Trung Tâm chuyeern giao tiến bộ khoa học và công nghệ Vĩnh Phúc Triển khai rộng trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.3.2.3. Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật Biomix 2 để xử lý nước thải chăn nuôi, ao hồ

- Chế phẩm vi sinh Biomix2 đã được áp dụng để xử nước chăn nuôi tại 02 trang trại nuôi lợn tập trung ở xã Liêm Tuyền - huyện Thanh Liêm - Hà Nam và nước thải làm bún, bánh đa tại các rãnh thoát nước tại xã Hợp Thịnh, huyện Tam Dương, Vĩnh Phúc trong năm 2006, 2007 đều cho kết quả xử lý rất tốt, về cảm quan giảm được mùi hôi thối, các chỉ tiêu ô nhiễm như COD, BOD, vi sinh vật gây bệnh giảm được 5- 6 lần so với khi không sử dụng chế phẩm.

- Năm 2009 chúng tôi được Sở KHCN Vĩnh phúc giao đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý ô nhiễm và làm sạch các ao hồ, kênh mương do ô nhiễm từ nước thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, nước thải làng nghề bằng chế phẩm hữu cơ trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc", chúng tôi đã sử dụng chế phẩm vi sinh Biomix 2 kết hợp với chế phẩm LTH100 của Công ty Cổ phần xanh, Khu công nghệ Cao Láng Hoà Lạc để xử lý nước ao hồ bị ô nhiễm do nước thải sinh hoạt và nước thải từ qúa trình tái chế nhựa tại thôn Đông Mẫu, xã Yên Đồng, huyện Yên Lạc, Vĩnh Phúc. Chế phẩm LTH100 có tác dụng phân hủy nhanh và giảm nồng độ các ô nhiễm trong nước, chế phẩm vi sinh Biomix2 có tác dụng phân hủy các chất hữu cơ trong bùn đáy ao. Kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh để loại bỏ nitơ và photpho trong nước, sau 1 tháng xử lý nước ao từ loại bị ô nhiễm nặng đã đạt nước mặt loại B (theo QCVN 08:2008/BTNMT), hình 8. Đề tài đã được Sở KHCN Vĩnh phúc nghiệm thu và đề nghị được triển khai nhân rộng.

8A 8B Hình 8. Nước ao tại làng nghề tái chế nhựa Đông Mẫu, Yên Đồng, Yên Lạc, Vĩnh Phúc

(A: trước khi xử lý ; B: sau khi xử lý)

3.2.4. Ứng dụng chế phẩm VSV trong xử lý nước thải chế biến dứa :

3

Nước thải chế biến dứa có đặc tính là có ô nhiễm hữu cơ cao (chủ yếu là thành phần của các loại đường fructoza, glucoza, các axit hữu cơ và xenluloza) và có độ pH thấp. Vì vậy, việc sử dụng hệ thống xử lý loại nước thải này bằng công nghệ bùn hoạt tính thông thường không hiệu quả. Cụ thể là năm 2001 Công ty Thực phẩm xuất khẩu Đồng Giao đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải chế biến dứa bằng công nghệ, nhưng nước thải sau quá trình xử lý vẫn còn độ ô nhiễm rất lớn, nhà máy đã bị liệt vào danh sách các cơ sở sản xuất gây ô nhiễm nặng theo Nghị định 64/2003 QĐ-TTg cần phải xử lý. Nguyên nhân là do độ pH của nước thải thấp (3,5-5,0), cho nên có rất ít loài vi sinh vật có thể tồn tại và phát triển được. Do vậy, trong năm 2006-2007 chúng tôi đã thực hiện đề tài" Xây dựng công nghệ khả thi xử lý phế thải, nước thải của các nhà máy chế biến dứa" của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Sử dụng chế phẩm được tạo ra từ chủng VK và nấm men mà chúng tôi đã tuyển chọn để bổ sung vào hệ thống xử lý hiếu khí nước thải dứa tại Công ty thực phẩm Đồng giao với dung tích của mỗi bể Aerotank là 200 m3 cho kết quả rất tốt. COD của nước thải dứa trước khi xử lý là 2500 – 3500 mg/l, pH 4,0 – 4,6, thì sau quá trình xử lý COD của nước thải giảm được trên 90% (210 mg/l), pH 7-7,5 và các chỉ tiêu khác của nước thải sau khi xử lý đều đạt tiêu chuẩn nước thải loại B theo tiêu chuẩn TCVN 5945 - 2005. Vì vậy, sau khi sử dụng các chủng VSV mà chúng tôi đã tuyển chọn vào quá trình xử lý nước thải dứa, năm 2007 Công ty Thực phẩm xuất khẩu Đồng Giao đã ra khỏi danh sách các cơ sở sản xuất gây ô nhiễm môi trường theo Quyết định 64/2003QĐ-TTg.

Một số hình ảnh minh hoạ về hoạt động triển khai

Hình 2A: Tập huấn xử lý phế thải nông nghiệp tại xã Kim Xá -Vĩnh Tường -Vĩnh phúc Hình 2B: Xử lý nước thải chế biến dứa tại hệ thống xử lý nước thải của Cty thực phẩm Đồng Giao - Ninh Bình.

Kết luận + Chế phẩm Biomix 1 bổ sung vào quá trình xử lý rác thải sinh hoạt, phế tahỉ nông nghiệp đã rút ngắn thời gian xử lý, hạn chế qua strình sinh mùi hôi thối, các chatá hữu cơ được phana hủy triệt để hơn đã mang lại hieụe quả kinh tế và xã hội, góp phần cải thiện môi trường, tái sử dụng được một nguồn hữu cơ lớn để cải tạo Chế phẩm đang được đưa vào sản xuất và ứng dụng tại một số địa phương.

+ Chế phẩm vi sinh Biomix 2 sử dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt chăn nuôi, nước ao hồ ô nhiễm cho kết quả tốt và có triển vọng ứng dụng rộng trong thời gian tới.

- Đã chủ trì 05 đề tài cấp bộ (trong đó 03 đề tài nghiệm thu) và 03 đề tài cấp tỉnh đã nghiệm thu. Tham gia thực hiện 05 đề tài cấp bộ

- Công bố 40 bài báo trên các tạp chí khoa học trong nước, hội nghị khoa học quốc gia và quốc tế.

TS.NCVC. Tăng Thị Chính

4

2A

2B

P/S: Chào Tâm, Chị gửi em một số thông tin em biên tập lại cho chị nhé, chị bận quá, nếu cần gì thì cứ gọi điện cho chị nhé. Cảm ơn em nhiều,

Địa chỉ liên hệ: Tăng Thị Chính, Viện Công nghệ môi trường, Viện KH@CN Việt NamĐT: 0904187106

5