Download pdf - Xử lý đạm, lân nước thải chăn nuôi heo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC LOẠI BỎ NITƠ,

PHOSPHO TRONG NƯỚC RỈ RÁC VÀ NƯỚC THẢI

CHĂN NUÔI HEO QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

PGs – Ts. CAO NGỌC ĐIỆP NGUYỄN THỊ KIM EM

Ths. VÕ VĂN PHƯỚC QUỆ MSSV: 3082509

LỚP: CNSH K34

Cần Thơ, Tháng 5/2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC LOẠI BỎ NITƠ,

PHOSPHO TRONG NƯỚC RỈ RÁC VÀ NƯỚC THẢI

CHĂN NUÔI HEO QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM


PGs – Ts. CAO NGỌC ĐIỆP NGUYỄN THỊ KIM EM

Ths. VÕ VĂN PHƯỚC QUỆ MSSV: 3082509

LỚP: CNSH K34

Cần Thơ, Tháng 05/2012

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2012 Trường ĐHCT

Chuyên ngành công nghệ sinh học Viện NC&PT Công nghệ sinh học

PHẦN KÝ DUYỆT


(ký tên) (ký tên)

PGs – Ts. Cao Ngọc Điệp Nguyễn Thị Kim Em

XÉT DUYỆT CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………

Cần Thơ, ngày tháng năm 2012

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(ký tên)



CẢM TẠ

Trong suốt quá trình học tập cho đến khi hoàn thành luận văn này tôi đã nhận được rất

nhiều sự giúp đỡ từ thầy cô, bạn bè và gia đình. Để có được kết quả như hôm nay, tôi

xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

Thầy PGs.Ts Cao Ngọc Điệp người đã dành nhiều thời gian, hướng dẫn tận

tình, động viên, cung cấp nhiều tài liệu, kiến thức quý báu, giúp đỡ, tạo mọi

điều kiện thuận lợi và tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn này.

Ban Giám đốc Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, Thầy Lê

Thanh Hùng cố vấn học tập lớp Công nghệ sinh học K34 quan tâm và giúp đỡ

trong suốt quá trình học tập.

Anh Võ Văn Phước Quệ, cùng với các anh chị trong phòng Vi sinh vật đã chỉ

dạy, truyền đạt rất nhiều kinh nghiệm cho tôi trong thời gian thực hiện đề tài.

Tập thể lớp Công nghệ sinh học K34 đã giúp đỡ và chia sẽ cùng tôi trong quá

trình học tập.

Gia đình, cha mẹ, các em đã yêu thương, động viên, tạo mọi thuận lợi cho tôi

yên tâm, có điều kiện tốt để hoàn thành và đạt được kết quả trong suốt quá trình

học tập của mình.

Xin chân thành cám ơn đến tất cả sự hỗ trợ, quan tâm và giúp đỡ của mọi người!

Cần Thơ, ngày tháng năm 2012


Chuyên ngành công nghệ sinh học i Viện NC&PT Công nghệ sinh học

TÓM TẮT

Nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng chất ô nhiễm rất cao đặc

biệt là hàm lượng ammonium và lân hòa tan (phosphate) góp phần gây ô nhiễm môi

trường. Vì vậy cần xử lí ammonium và phosphate trong nước rỉ rác và nước thải chăn

nuôi trước khi thải ra môi trường.

Thí nghiệm sử dụng vi khuẩn oxy hóa ammonium Pseudomonas stutzeri dòng

TN4, Pseudomonas stutzeri dòng D3b và vi khuẩn tích lũy phosphate Bacillus subtilis

dòng DTT.001L, Pseudomonas .sp dòng CTH.013L để loại bỏ nitơ và phospho trong

nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo ở thể tích 1 lít. Kết quả cho thấy dòng D3b có

khả năng oxy hóa ammonium hiệu quả nhất, dòng DTT.001L có khả năng tích lũy

phosphate tốt nhất. Khi kết hợp hai dòng vi khuẩn này để xử lý nitơ và phospho trong

nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo, cho thấy kết quả xử lý ammonium tốt nhất sau

48 giờ khi kết hợp với sục khí liên tục (99,8 % đối với nước rỉ rác, 99,03 % đối với

nước thải chăn nuôi heo). Hiệu quả xử lý phosphate tốt nhất sau 24 giờ (68,7 % đối

với nước rỉ rác, 82,9 % đối với nước thải chăn nuôi heo). Tuy nhiên khi tăng thể tích

xử lý lên 10 lít thì khả năng xử lý ammonium của hai dòng vi khuẩn trên kéo dài đến

ngày thứ 9 và khả năng xử lý phosphate sau 48 giờ.

Từ khóa: ammonium, nước rỉ rác, nước thải chăn nuôi heo, phosphate, vi khuẩn

khử nitơ, vi khuẩn tích lũy phosphate.


Chuyên ngành công nghệ sinh học ii Viện NC&PT Công nghệ sinh học

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU...........................................................................................1

1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................1

1.2. Mục tiêu đề tài .....................................................................................................2

CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU......................................................................3

2.1. Đặc điểm nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo ...........................................3

2.1.1. Đặc điểm nước rỉ rác........................................................................................3

2.1.2. Đặc điểm nước nước thải chăn nuôi heo .........................................................4

2.2. Tầm quan trọng của việc xử lý nitơ & phospho...............................................5

2.2.1. Sơ lược về chu trình nitơ & phospho...............................................................5

a.. Chu trình nitơ....................................................................................................5

b. Chu trình và sự biến đổi phospho trong tự nhiên..............................................7

2.2.2. Ô nhiễm nước rỉ rác & nước thải chăn nuôi heo..............................................8

2.3. Công nghệ xử lý nước thải..................................................................................9

2.3.1. Phương pháp vật lý, hóa học............................................................................9

2.3.2. Phương pháp sinh học......................................................................................9

2.3.3. Những nghiên cứu về xử lý nước thải ở Việt Nam........................................11

2.4. Sơ lược về vi khuẩn sử dụng trong xử lý nước rỉ rác và nước thải

chăn nuôi heo ............................................................................................................11

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................13

3.1. Thời gian và địa điểm .......................................................................................13

3.2. Phương tiện thí nghiệm ....................................................................................13

3.2.1. Vật liệu...........................................................................................................13

3.2.2. Dụng cụ, thiết bị............................................................................................ 13

3.2.3. Hóa chất .........................................................................................................14

a. Các hóa chất sử dụng để đo amonium.............................................................14

b. Hóa chất dùng để đo lân ..................................................................................14

c. Môi trường nuôi chủng vi khuẩn xử lý nước thải............................................15

3.3. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................16

3.3.1. Phương pháp thu mẫu nước ...........................................................................16

3.3.2. Phương pháp nuôi cấy vi khuẩn.....................................................................16


Chuyên ngành công nghệ sinh học iii Viện NC&PT Công nghệ sinh học

3.3.3. Bố trí thí nghiệm ............................................................................................16

a. Thí nghiệm 1: Xác định hiệu suất loại bỏ nitơ & phospho của các dòng

vi khuẩn trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo ở thể tích 1 lít. ..............16

b. Thí nghiệm 2: Xác định điều kiện tối ưu hiệu suất loại bỏ nitơ, phospho

của vi khuẩn trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo quy mô 1 lít............17

c. Thí nghiệm 3: Ứng dụng vi khuẩn loại bỏ nitơ & phospho trong nước rỉ

rác và nước thải chăn nuôi heo ở thể tích 10 lít. .................................................18

3.3.4. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu ...............................................................18

a. Phương pháp đo amonium...............................................................................18

b. Phương pháp đo lân ........................................................................................20

3.3.5. Phương pháp phân tích số liệu.......................................................................21

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ..................................................................22

4.1 Thí nghiệm 1: Xác định hiệu suất loại bỏ nitơ & phospho của các dòng vi

khuẩn trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo ở thể tích 1 lít...................22

4.1.1 Sự biến động hàm lượng ammonium của nước rỉ rác.....................................22

a. Ảnh hưởng của sục khí, vi khuẩn khử nitơ và phospho trên hàm lượng

ammonium...........................................................Error! Bookmark not defined.

b. Ảnh hưởng của sục khí, vi khuẩn khử nitơ và phospho trên hàm lượng

ammonium trong các nghiệm thức theo thời gian............. Error! Bookmark not

defined.

4.1.2 Sự biến động hàm lượng phosphate của nước rỉ rác.......................................24

a. Ảnh hưởng của sục khí, vi khuẩn khử nitơ và phospho trên hàm lượng

phosphate.............................................................Error! Bookmark not defined.

b. Ảnh hưởng của sục khí, vi khuẩn khử nitơ và phospho trên hàm lượng

phosphate trong các nghiệm thức theo thời gian.Error! Bookmark not defined.

4.1.3 Sự biến động hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo................26

4.1.4 Sự biến động hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo..................27

4.2. Thí nghiệm 2: Xác định điều kiện tối ưu hiệu suất loại bỏ nitơ, phospho

của vi khuẩn trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo quy mô 1 lít...........29

4.2.1 Sự biến động hàm lượng ammonium của nước rỉ rác.....................................29

4.2.2 Sự biến động hàm lượng phosphate của nước rỉ rác.......................................31

4.2.3 Sự biến động hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo................33


Chuyên ngành công nghệ sinh học iv Viện NC&PT Công nghệ sinh học

4.2.4 Sự biến động hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo..................34

4.3 Thí nghiệm 3: Ứng dụng vi khuẩn loại bỏ nitơ & phospho trong nước

rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo ở thể tích 10 lít.................................................36

4.3.1 Nước rỉ rác ......................................................................................................36

a. Sự biến động hàm lượng ammonium ..............................................................36

b. Sự biến động hàm lượng phosphate ................................................................37

c. Sự biến đổi pH.................................................................................................38

4.3.2 Nước thải chăn nuôi heo .................................................................................39

a. Sự biến động hàm lượng ammonium ..............................................................39

b. Sự biến động hàm lượng phosphate ................................................................40

c. Sự biến đổi pH.................................................................................................41

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................43

5.1. Kết luận ............................................................................................................43

5.2. Đề nghị..............................................................................................................43

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................44

PHỤ LỤC


Chuyên ngành công nghệ sinh học v Viện NC&PT Công nghệ sinh học

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. Thành phần nước rỉ rác ......................................................................................3

Bảng 2: Thành phần nước thải chăn nuôi heo. ................................................................4

Bảng 3. Nghiệm thức thí nghiệm 1 ...............................................................................17



Bảng 6. Thành phần của dãy đường chuẩn P2O5...........................................................21

Bảng 7: Kiểm định t hàm lượng ammonium của nước rỉ rác........................................36

Bảng 8: Kiểm định t hàm lượng phosphate của nước rỉ rác..........................................38

Bảng 9: Kết quả sự thay đổi pH của nước rỉ rác. ..........................................................38

Bảng 10: Kiểm định t pH của nước rỉ rác......................................................................39

Bảng 11: Kiểm định t hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo.................40

Bảng 12: Kiểm định t hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo...................41

Bảng 13: Kết quả sự thay đổi pH của nước thải chăn nuôi heo. ...................................41

Bảng 14: Kiểm định t của pH nước thải chăn nuôi heo. ..............................................42


Chuyên ngành công nghệ sinh học vi Viện NC&PT Công nghệ sinh học

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Chu trình chuyển hóa nitơ trong tự nhiên ..........................................................6

Hình 2: Chu trình Phospho trong tự nhiên ......................................................................7

Hình 3: Đường chuẩn đo N_NH4+.................................................................................20

Hình 4: Đường chuẩn đo lân .........................................................................................20

Hình 5: Ảnh hưởng của sục khí, vi khuẩn vi khuẩn khử nitơ và phospho trên hàm

lượng ammonium của nước rỉ rác..................................................................................22

Hình 6: Ảnh hưởng của sục khí, vi khuẩn khử nitơ và phospho trên hàm lượng

ammonium trong các nghiệm thức theo thời gian của nước rỉ rác................................23


phosphate của nước rỉ rác . ............................................................................................24


phosphate trong các nghiệm thức theo thời gian của nước rỉ rác..................................25


ammonium của nước thải chăn nuôi heo.......................................................................33


ammonium trong các nghiệm thức theo thời gian của nước thải chăn nuôi heo...........27


phosphate của nước thải chăn nuôi heo.........................................................................28


phosphate trong các nghiệm thức theo thời gian của nước thải chăn nuôi heo.............28

Hình 15: Sự biến động hàm lượng phosphate của nước rỉ rác ở thí nghiệm 2..............31

Hình 16: Ảnh hưởng của sục khí, thời gian, vi khuẩn khử nitơ và phospho trên

hàm lượng phosphate trong các nghiệm thức của nước rỉ rác ở thí nghiệm 2. .............32

Hình 13: Sự biến động hàm lượng ammonium nước rỉ rác thí nghiệm 2. ............ Error!

Bookmark not defined.


hàm lượng ammonium trong các nghiệm thức của nước rỉ rác ở thí nghiệm 2. ...........30

Hình 17: Sự biến động hàm lượng ammonium trong nước thải chăn nuôi heo ở

thí nghiệm 2. ..................................................................................................................33


Chuyên ngành công nghệ sinh học vii Viện NC&PT Công nghệ sinh học


hàm lượng ammonium trong các nghiệm thức ở thí nghiệm 2 của nước thải

chăn nuôi heo.................................................................................................................33

Hình 19: Sự biến động hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo .................34


hàm lượng phosphate trong các nghiệm thức ở thí nghiệm 2 của nước rỉ rác. .............35

Hình 22: Sự biến động hàm lượng phosphate của nước rỉ rác .....................................37

Hình 21: Sự biến động hàm lượng ammonium của nước rỉ rác ..................................36

Hình 23: Sự biến động hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo ...............39

Hình 24: Sự biến động hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo ................40


Chuyên ngành công nghệ sinh học 1 Viện NC&PT Công nghệ sinh học

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

1.1. Đặt vấn đề

Cùng với tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá nhanh chóng là tình trạng môi

trường đã và đang phải đối mặt với sự ô nhiễm và suy thoái nghiêm trọng, đáng chú ý

là ô nhiễm môi trường nước. Nước không chỉ bị ô nhiễm bởi nước thải công nghiệp,

nước thải sinh hoạt, sử dụng quá nhiều phân bón hóa học trong sản xuất nông nghiệp...

mà còn bị ô nhiễm bởi nhiều nguồn khác. Trong đó, đáng quan tâm nhất là nước rỉ ra

từ các bãi rác và nước thải chăn nuôi, lượng nước này có hàm lượng chất ô nhiễm rất

cao.

Thành phần nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi rất phức tạp trong đó ô nhiễm

chất hữu cơ là chủ yếu, bên cạnh còn ô nhiễm chất vô cơ, đặc biệt là một lượng lớn các

hợp chất nitơ vô cơ hòa tan (NH4+, NO3

-, NO2-). Nồng độ NH4

+ cao gây hiện tượng

phú dưỡng làm môi trường nước ô nhiễm nặng và hôi thối. Bên cạnh đó, thành phần

lân hòa tan chiếm một tỷ lệ lớn cũng góp phần to lớn gây ô nhiễm môi trường. Lượng

nước này nếu không được xử lý đúng mức thì có nguy cơ gây ô nhiễm các tầng nước

mặt trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh, gây bệnh cho con người và

ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Đồng thời, nó có thể xâm nhập vào môi

trường đất sau đó đi vào các mạch nước ngầm làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và làm

biến đổi đặc tính của đất. Do đó, vấn đề xử lý nước nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi

trở nên vô cùng cấp thiết.

Ở Việt Nam, hiện đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng xử lý nước rỉ

rác và nước thải chăn nuôi heo. Tuy nhiên trên thực tế, phần lớn các dự án xử lý nước

thải còn chưa đến được mọi nơi, tốn kém nhiều, rất khó có kinh phí để duy trì vận

hành, bảo dưỡng hệ thống xử lý. Vì thế, việc nghiên cứu làm sạch nước rỉ rác và nước

thải chăn nuôi heo bằng các công nghệ phù hợp, vừa đơn giản, có chi phí vận hành

thấp, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường, là một hướng giải quyết cần thiết.

Để giải quyết tốt cả hai vấn đề trên thì phương pháp phổ biến và hiệu quả nhất

được sử dụng là phương pháp sinh học. So với các phương pháp vật lý và hóa học thì

phương pháp sinh học cho hiệu quả cao, triệt để hơn, không gây tái ô nhiễm môi

trường như phương pháp hóa học. Ngoài ra, so với biện pháp vật lý và hóa học thì biện

pháp sinh học có ưu thế hơn về quy mô cũng như giá thành đầu tư. Vì vậy, ứng dụng



chế phẩm sinh học để xử lý nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi, giảm thiểu ô nhiễm

môi trường là vấn đề cần quan tâm, nghiên cứu và ứng dụng.

Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học, trường Đại Học Cần Thơ

đã tìm ra các dòng vi khuẩn có khả năng khử amonium và tích lũy polyphosphate rất

hiệu quả. Để tiếp tục nghiên cứu khả năng ứng dụng của các dòng vi khuẩn này trên

thực tiễn nên đề tài “Ứng dụng chế phẩm sinh học loại bỏ nitơ & phospho trong

nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo quy mô phòng thí nghiệm” được thực hiện.

1.2. Mục tiêu đề tài

Xác định hiệu quả xử lý nitơ & phospho trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi

heo bởi các dòng vi khuẩn có khả năng oxy hóa amonium và vi khuẩn tích lũy

phosphate



CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. Đặc điểm nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo

2.1.1. Đặc điểm nước rỉ rác

Hiện nay, phần lớn rác thải được tập trung và chôn lấp tại các bãi rác. Trong khi

đó quá trình đô thị hoá diễn ra nhanh kèm theo dân số tăng nhanh dẫn tới lượng rác

ngày càng tăng vì vậy nước rò rỉ ra từ các bãi rác ngày càng nhiều. Nước rỉ rác chứa

hàm lượng chất ô nhiễm rất cao. Hàm lượng nitrate cao trong nước rác là một vấn đề

nghiêm trọng đối với môi trường và gây nguy hại đến sức khỏe con người (Nguyễn

Thành Nhân, 2008). Bãi chôn lấp rác là một lò ủ vi sinh kỵ khí tự nhiên, trong đó một

tập đoàn vi sinh vật hoạt động phân hủy một phần chất hữu cơ trong chất rắn.

Bảng 1. Thành phần nước rỉ rác

(Nguồn: Khoa môi trường – Trường Đại học Bách Khoa TPHCM & ĐH Văn Lang)

Thành phần hóa học trong nước rỉ rác phụ thuộc vào mức độ phân hủy của rác:

điều kiện thời tiết, ẩm độ và tuổi của bãi rác (Lê Văn Cát, 2007). Đặc điểm điển hình

của nước rỉ rác được đặc trưng bởi: pH, độ kiềm, cặn không tan, acid hữu cơ dễ bay

hơi (VFA), nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), hợp chất nitơ

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

pH 4,8 – 6,2

Độ kiềm mg/l 1200 – 4500

VFA mg/l 21878 – 25182

TOC mg/l 18700 – 31900

TSS mg/l 1760 – 4311

COD mg/l 39614 – 59750

BOD mg/l 30000 – 48000

N-NH3 mg/l 297 – 2350

N – NO3 mg/l 5 – 8,5

N tổng mg/l 336 – 2500

P tổng mg/l 55,8 – 89,6

Ca2+ mg/l 1670 – 2739

Cl- mg/l 4100 – 4890

Fe mg/l 204 – 208

SO42- mg/l 1590 – 2340



(protein, acid amin, NH4+, NO3

-, NO2-), hợp chất phospho, thành phần vô cơ (Ca2+, Cl-,

Fe, SO42- …..). Từ kết quả (Bảng 1) cho thấy:

Giá trị pH nằm trong khoảng 4,8 – 6,2; pH của nước rỉ rác phụ thuộc vào độ

kiềm, quá trình phân hủy yếm khí sâu và do hoạt động của tảo ở các hồ trữ nước rác.

Độ kiềm của nước rác gây ra chủ yếu bởi muối bicarbonate, một phần do

CO32- và OH-. Độ kiềm có khuynh hướng giảm vào mùa khô, có thể do quá trình thoát

khí CO2 từ nước thải.

Acid hữu cơ dễ bay hơi (VFA) là sản phẩm trung gian của quá trình phân

hủy kỵ khí, có phân tử lượng thấp (C1 – C6) nên dễ bay hơi. Chúng hình thành trong

quá trình acid hóa, do loại vi sinh vật yếm khí acidogens.

Tỷ lệ BOD/COD cao, do đó có thể áp dụng biện pháp sinh học để xử lý.

Hàm lượng BOD cao (30000 – 48000 mg/l), thích hợp cho việc sử dụng kết hợp kỵ khí

và hiếu khí.

Trong nước rác, hợp chất nitơ tồn tại ở các dạng khác nhau (protein, acid

amin, NH4+, NO3

-, NO2-), chủ yếu khoảng 90% tồn tại dưới dạng NH3.

Thành phần vô cơ (Ca2+, Cl-, Fe, SO42- …) tan tạo ra tổng chất tan (chủ yếu)

của nước rỉ rác, quyết định độ dẫn điện và độ muối của nước rỉ rác. Tuy nhiên trong

nước rỉ rác có chứa lượng Ca2+ khá lớn, tạo tủa gây ảnh hưởng bùn sinh học, cần phải

loại bỏ.

2.1.2. Đặc điểm nước nước thải chăn nuôi heo

Bảng 2: Thành phần nước thải chăn nuôi heo.

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

pH 7,23 – 8,07

COD mg/l 2561 – 5028

BOD5 mg/l 1664 – 3268

SS mg/l 1700 – 3218

N-NH3 mg/l 304 – 471

N tổng mg/l 512 – 594

P tổng mg/l 13,8 - 62

( Nguồn: Khoa môi trường – Trường Đại học Bách Khoa TPHCM )



Nước thải chăn nuôi heo phát sinh từ khâu vệ sinh heo, chuồng trại chứa phân,

nước tiểu, thức ăn thừa…đặc trưng của nước thải này là nồng độ ô nhiễm cao, đặc biệt

là ô nhiễm hữu cơ Nitơ (N), Phospho (P) , BOD, COD và chứa nhiều sinh vật gây

bệnh. Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải chăn nuôi được thể hiện trong

bảng 2.

Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70 – 80% gồm protein acid

amin, chất béo, hidratecacbon… và các dẫn xuất của chúng có trong phân, thức ăn

thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy. Các chất vô cơ chiếm 20 – 30% gồm cát,

đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,…

Khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên khi ăn thức

ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu. Trong nước

thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao. Hàm lượng N tổng trong

nước thải chăn nuôi 571 – 594 mg/l, P tổng từ 13,8 – 62 mg/l.

2.2. Tầm quan trọng của việc xử lý nitơ & phospho

2.2.1. Sơ lược về chu trình nitơ & phospho

a. Chu trình nitơ

Trong nước tự nhiên và nước thải, các hợp chất của nitơ tồn tại ở ba dạng: các

hợp chất hữu cơ, amoni, các hợp chất dạng oxy hóa (nitrite, nitrate). Trong nước thải,

nitơ tồn tại dạng vô cơ và hữu cơ.



Hình 1: Chu trình chuyển hóa nitơ trong tự nhiên(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003)

Chu trình biến đổi các hợp chất nitơ trong nước thải gồm: thủy phân các phân tử

hữu cơ lớn (protein) thành các acid amin và tiếp tục thành ammoniac. Một phần

ammoniac hình thành từ thủy phân được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp tế bào (Trần

Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 1999).

Chu trình nitơ (Hình 1) bao gồm các quá trình cơ bản sau:

Quá trình cố định nitơ phân tử: Nitơ phân tử (N2) được chuyển hóa thành

nitơ hợp chất (Trần Đức Viên et al., 2004).

Quá trình nitrate hóa: Khi các cơ thể vi khuẩn cố định nitơ, thực vật và

động vật chết đi, các acid amin được đồng hóa thành ammoniac (NH3) hoặc

ammonium (NH4+). Các chất thải có ure cũng bị vi khuẩn phân hủy biến đổi thành

ammoniac. Sau đó, các ammoniac này được biến đổi thành dạng nitrite (NO2-) và

nitrate (NO3-) nhờ các vi khuẩn nitrite (Nitrosomonas và Nitrosococcus) là các vi

khuẩn tự dưỡng hiếu khí (Trần Đức Viên et al., 2004).

Quá trình phản nitrate hóa: Trong điều kiện có không khí, các dạng nitơ hợp

chất (NO3-, NO2

-) bị phân hủy để tạo thành nitơ phân tử bởi các vi khuẩn khử nitrate

(denitrifying bacteria), được gọi là quá trình phản nitrate hóa (quá trình khử nitrate)

làm giảm lượng nitrate, khép kín và hoàn thiện vòng tuần hoàn nitơ (Trần Đức Viên et

al., 2004).

N2 khí quyển

Quá trình phản nitrite

hóa nhờ Pseudomonas.

Quá trình nitrite hóa nhờNitrobacter.

Quá trình nitrite hóa nhờNitrosomonas.

Quá trình cố định nitơ phân tử nhờ

Azotobacter, Rhizobium, Clostridium,

protein trong cơ thể động, thực vật.

Quá trình amon hóa protein nhờ

Pseudomonas, Bacillus, Clostridium.



Quá trình khử amonium được coi như là một tiến trình then chốt trong chu

trình nitơ (Lee et al., 2002). Theo Nguyễn Đức Lượng et al. (2003), Scholoesing là

người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng khử nitrate và nitrite thành nitơ phân tử vào

năm 1868. Quá trình này được xem như là sự tập hợp của sự hô hấp nitrate, nitrite kết

hợp với sự khử nitrite oxide và sự hô hấp nitrous oxide (Zumft and W.G, 1997).

Dạng phản ứng oxy hóa – khử:

2NO3- + 10e- + 12H+ N2↑ + 6H2O

Quá trình này được thực hiện bởi các vi khuẩn dị dưỡng như Paracoccus

denitrificans, Thiobacillus denitrificans và những loài Pseudomonas, Clostridium.

b. Chu trình và sự biến đổi phospho trong tự nhiên

Hình 2: Chu trình Phospho trong tự nhiên(Nguồn: http://arnica.csustan.edu/.../phosphorus_cycle.htm, ngày 22/12/2010; TV: thực vật; Pi:

phosphate)

Nitrate(NO3

-)Nitrite(NO2

-)Nitric

oxide (NO)Nitrous

oxide (N2O)Dinitrogen

gas (N2)

Sự hô hấp tế bàothải raPhosphate(Pi)

Phân bón

Khai thácmỏ đá Pi

Sự hình thànhtrầm tích

Pi trong đất

Pi được phânhủy vào nước

Tảo, TVphù du

Pi được hấpthu bởi TV.Được ổn địnhvào Pi hữu cơtrong sinh khốiTV Nông nghiệp

Nuôi sốngsinh vậtdị dưỡng

Một triệu năm

Pi dư thừa từphân bón



Phosphate (Pi) được cây hấp thu từ đất, được động vật sử dụng khi chúng ăn thực

vật và trả lại đất như một dạng cặn bã hữu cơ, sau đó sẽ được phân rã vào trong đất.

Hầu hết Pi được sử dụng bởi những sinh vật sống và chúng trở thành những liên kết

chặt chẽ trong những liên kết hữu cơ. Khi những vật liệu hữu cơ từ thực vật trả lại đất

thì những Pi hữu cơ này sẽ được phóng thích một cách chậm chạp như là Pi vô cơ hoặc

được liên kết chặt chẽ vào những vật liệu hữu cơ ổn định hơn và trở thành một thành

phần hữu cơ của đất. Sự phóng thích của những Pi vô cơ từ những Pi hữu cơ được gọi

là sự khoáng hóa (mineralization ) và được vi sinh vật bẽ gãy những liên kết hữu cơ.

(Hình 2). Hoạt động của vi sinh vật có hiệu quả cao là tùy thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm

của đất (Busman et al., 2009).

Vi khuẩn có vai trò trung tâm trong chu trình phospho diễn ra trong tự nhiên chu

trình oxi hóa và sự làm giảm hợp chất lân xảy ra thông qua sự dịch chuyển electron

một cách liên tục trong quá trình chuyển đổi số oxi hóa từ P(-3) sang P(+5) trong tự

nhiên. Mặc dù vi sinh vật tham gia vào quá trình oxi hóa khử của lân nhưng những cơ

chế sinh hóa và di truyền học của quá trình biến đổi đó hiện nay chưa được tìm hiểu

một cách rõ ràng (Ohtake et al., 1996).

2.2.2. Ô nhiễm nước rỉ rác & nước thải chăn nuôi heo

Nước rỉ rác gây ô nhiễm mùi do chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, COD dao động

từ 2.000 đến 20.000 mg/l, tổng Nitơ dao động trong khoảng từ 200-2000 mg/l, trong

đó amoniac rất cao trung bình là 200 mg/l. Ngoài ra, nước rỉ rác còn chứa nhiều kim

loại hòa tan, kim loại năng như Ca2+ (2000-2500 mg/l), Zn (0,84 mg/l), Ni (0,5 mg/l),

Cr (0,12 mg/l), Cu (0,46 mg/l), Pb (< 0,13 mg/l), Hg (0,09 mg/l) và một số chất hữu cơ

độc hại (thuốc bảo vệ thực vật, PCBs,…). (Nguyễn Văn Phước). Thêm vào đó, những

chất hữu cơ bán phân giải (chất đơn vòng, đa vòng, mạch vòng, mạch thẳng…) trong

những chất này có những nhóm chất gây độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người

và môi trường. Lượng chất hữu cơ dư thừa trong nước rỉ rác sẽ tạo nên khí nitơ, gây

thiếu oxy cho các loại sinh vật. Vì thế, vấn đề đáng lo ngại nhất là nước rỉ rác không

được xử lý tốt bị thải ra các dòng sông, dòng kênh.

Bên cạnh đó, trong các trang trại chăn nuôi gia súc, đặc biệt là chăn nuôi heo có

quy mô lớn hàng trăm, hàng ngàn con, nên khối lượng nước dùng để tắm, rửa chuồng

và cho heo uống thải ra rất lớn, phân hủy nhanh gây ô nhiễm môi trường nhất là những



trang trại gần khu dân cư, công trình công cộng ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe con

người.

2.3. Công nghệ xử lý nước thải

2.3.1. Phương pháp vật lý, hóa học

Cơ sở các phương pháp này là phản ứng hoá học, các quá trình hoá lý giữa chất

bẩn với hoá chất được cho thêm vào. Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương pháp

hóa học và hóa lý sẽ có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh học.

Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứng tạo chất kết

tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại.

Một số phương pháp xử lý phổ biến:

Phương pháp oxi hoá khử.

Keo tụ.

Hấp phụ.

Phương pháp trao đổi ion.

Xử lý nước thải bằng phương pháp vật lý, hóa học sẽ gặp trở ngại đó là hóa chất,

thiết bị tốn kém, chi phí cao. Hơn nữa, môi trường có thể bị tái ô nhiễm bởi phương

pháp này.

2.3.2. Phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa trên hoạt động sống của vi

sinh vật, được bổ sung từ ngoài vào. Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các

chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành chất vô cơ, các chất khí đơn

giản và nước. Vi sinh vật được bổ sung sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng

làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình sinh trưởng, phát triển tăng số

lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch (có thể gần như hoàn toàn) các chất

hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Đối với các tạp chất vô cơ có trong

nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo thì phương pháp xử lý sinh học có thể khử các

chất sulfit, ammoniac, phosphate,… các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Khí CO2,

nước, khí nitơ, ion sulfat là sản phẩm của quá trình này. Một số phương pháp thông

dụng:

Phương pháp xử lý hiếu khí



Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có oxy. Quá trình

xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn :

Oxy hóa các chất hữu cơ :

CxHyOz + O2 Enzyme CO2 + H2O + ΔH

Tổng hợp tế bào mới :

CxHyOz + O2 + NH3 Enzyme Tế bào vi khuẩn (C5H7O2N) + CO2 + H2O – ΔH

Phân hủy nội bào :

C5H7O2N + O2 Enzyme 5CO2 + 2H2O + NH3 ΔH

Phương pháp xử lý kỵ khí

Sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện kỵ khí không hoặc có lượng

O2 hòa tan trong môi trường rất thấp để phân hủy các chất hữu cơ.

Bốn giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí :

Thủy phân: Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết

ra, các phức chất và các chất không tan (như polysaccharide, protein, lipid) chuyển hóa

thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các acid amin, acid

béo).

Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa

tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, rượu, acid lactic, methanol, CO2, H2,

NH3, H2S và sinh khối mới.

Acetic hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid

hóa thành acetat, H2, CO2 và sinh khối mới.

Methane hóa: Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kỵ khí. Acid

acetic, H2, CO2, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối

mới.

Hiện nay phương pháp xử lý bằng sinh học đang được chú ý nghiên cứu bởi

nhiều ưu điểm xử lý hiệu quả của nó: giá thành tương đối thấp hơn so với biện pháp



hóa học, quy trình tương đối đơn giản, hiệu quả, dễ thực hiện. Hơn nữa, dùng biện

pháp sinh học thì không có hiện tượng tái ô nhiễm đối với môi trường.

2.3.3. Những nghiên cứu về xử lý nước thải ở Việt Nam

Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học – Trường Đại học Cần Thơ

đã thực hiện các đề tài: Hiệu quả của vi khuẩn khử amonium trong xử lý nước thải từ

rác hữu cơ; Phân lập vi khuẩn khử phospho trong nước rỉ từ bãi rác; Ứng dụng vi

khuẩn Pseudomonas stutzeri để xử lý nước thải từ trại chăn nuôi heo tại huyện Chợ

Gạo – An Giang; Xử lý amoninum trong nước ao cá tra bằng vi khuẩn Pseudomonas

stutzeri quy mô phòng thí nghiệm.

2.4. Sơ lược về vi khuẩn sử dụng trong xử lý nước rỉ rác và nước thải chăn

nuôi heo

Nhiều giống vi khuẩn được sử dụng trong xử lý nước rỉ rác và nước thải chăn

nuôi heo chủ yếu là một số nhóm vi khuẩn như: vi khuẩn khử ammonium, vi khuẩn

tích lũy phosphate, vi khuẩn kết tụ. Nhóm vi khuẩn này gồm vi khuẩn như:

Pseudomonas, Acinetobacter, Enterobacter aerogenes, Bacillus subtilis… Trong đó,

đáng chú ý nhất là vi khuẩn khử ammonium và tích lũy phosphate (phospho).

Vi khuẩn khử nitơ: phổ biến là Pseudomonas vì nó là một trong những giống vi

khuẩn đa dạng và có vai trò đặc biệt quan trọng trong chu trình nitơ. Pseudomonas

stutzeri là vi khuẩn nổi bật của giống này. Vi khuẩn P. stutzeri có gen rrn, gen nirS

hoặc gen nosZ có khả năng khử nitơ và gen nifH có vai trò cố định nitơ (Lalucat et al.,

2006).

Vi khuẩn tích lũy phosphate là những vi khuẩn có khả năng tích trữ phospho chủ

yếu dưới dạng polyphosphate nội bào, chuyển phospho từ dạng tan thành dạng không

tan: Bacillus subtilis, Pseudomonas.

Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học, trường Đại Học Cần Thơ

đã có một số nghiên cứu về phân lập, nhận diện và ứng dụng các dòng vi khuẩn trong

nước thải. Khổng Thị Thu Vân. 2010. Phân lập vi khuẩn khử phospho trong nước rỉ từ

bãi rác Đông Thạnh và Tân Long. Kết quả giải trình tự được hai dòng vi khuẩn khử

phospho, dòng A2 có tỷ lệ đồng hình với dòng Pseudacidovorax intermedius là 100%,

dòng C19 cho kết quả đồng hình với dòng Bacillus subtilis là 99%. Nguyễn Thị Hoàng

Nam. 2009. Ứng dụng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri và Acinetobacter sp. khử amoni



trong nước rỉ rác. Ngô Trung Kiên. 2010. Ứng dụng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri

dòng TN4 và vi khuẩn Enterobacter aerogenes để xử lý ammonium trong nước thải

sinh hoạt.



CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Thời gian và địa điểm

Thời gian nghiên cứu: từ tháng 1/2012 đến 5/2012.

Địa điểm nghiên cứu: Phòng vi sinh vật đất, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công

nghệ sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.

3.2. Phương tiện thí nghiệm

3.2.1. Vật liệu

Nước rỉ rác lấy từ khu xử lý chất thải Tân Long – Phụng Hiệp – Hậu Giang.

Nước thải chăn nuôi heo lấy từ trang trại An Bình – Cái Răng – Cần Thơ.

Vi khuẩn khử ammonium và vi khuẩn tích lũy phosphate nguồn gốc từ phòng Vi

sinh vật đất, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học – Đại học Cần Thơ.

Vi khuẩn khử nitơ: vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng TN4;

Pseudomonas stutzeri dòng D3b.

Vi khuẩn tích lũy phosphate: vi khuẩn Bacillus subtilis dòng DTT.001L,

Pseudomonas.sp dòng CTH.013L.

3.2.2. Dụng cụ, thiết bị

Sử dụng dụng cụ và trang thiết bị nghiên cứu của phòng Vi sinh vật đất, Viện

Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.

Ống nghiệm, tuýp Eppendorf, đầu côn xanh, vàng.

Pippets, Micro-pipets.

Cốc thủy tinh, bình tam giác các loại.

Máy đo quang phổ.

Máy lắc.

Cân điện tử.

Máy Vortex, máy đo pH.

Máy sục khí.

Tủ sấy, tủ lạnh, tủ ủ.

Tủ khử trùng nhiệt ướt.

Keo nhựa (dung tích 5 lít).

Thùng nhựa (dung tích 15 lít).



3.2.3. Hóa chất

a. Các hóa chất sử dụng để đo amonium

Dung dịch ammonium chuẩn N-NH4 1 mg/l.

Dung dịch Phenol (C5H5OH) – Sodium nitroprusside (Na2(Fe(CN)5NO(.2H2O))):

hòa tan 7g phenol + 0,034g sodium nitroprusside và thêm nước đủ 100ml.

Dung dịch Sodium hypochloride: hòa tan 1,48g NaOH + 20ml NaOCl (5% -

5,25%) + 4,98g Na2HPO4 và thêm nước đủ 100ml.

Dung dịch EDTA (Ethylen diamin tetraacetic acid disodisatl): 6g EDTA và thêm

nước đủ 100ml.

b. Hóa chất dùng để đo lân (P2O5)

Acid sulfuric 5N: cho từ từ 140 ml acid sulfuric (96%) vào bình định mức 1000

ml có chứa khoảng 500 ml nước cất, để nguội, thêm nước cất lên đến vạch 1000 ml.

Pha dung dịch A

Cân 12 g amonium molybdate (NH4)6Mo7O24 vào cốc đựng 250 ml,

cho nước cất vào đun cho tan, cho vào bình định mức 250 ml, dùng

nước cất lên đến vạch 250 ml.

Cân 0,2908 g potassium antymonyltartrate KSbOC4H4O6 hòa tan

trong 100 ml nước cất.

Trộn 2 dung dịch trên vào 1 lít H2SO4 5N trong bình định mức 2 lít,

lắc đều, thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Chứa mẫu trong chai thủy

tinh màu tối, bảo quản nơi thoáng mát.

Pha dung dịch B: cân 1,056 g acid ascorbic cho vào 200 ml dung dịch A, trộn

đều. Chú ý, dung dịch acid ascorbic chỉ pha đủ dùng trong ngày, không được để lâu

quá 24 giờ.

Dung dịch chuẩn 1000 ppm P2O5: cân 1,917 g KH2PO4 cho vào bình định mức

1000 ml, dùng nước cất khuấy cho tan, lên định mức 1000 ml bằng nước cất. Dung

dịch này có nồng độ 1000 mgP2O5/ml.

Dung dịch chuẩn 10 ppm P2O5: dùng pipet hút 10 ml dung dịch chuẩn 1000

mgP2O5/ml vào bình định mức 1000 ml, thêm nước cất đến vạch.



c. Môi trường nuôi chủng vi khuẩn xử lý nước thải.

Thành phần môi trường

Môi trường – A (Đạm)

1. Glucose: 3 g/l

2. NH4Cl: 0,5 g/l

3. NaCl: 4 g/l

4. Na2HPO4.7H2O: 21,5 g/l hoặc K2HPO4 : 1 g/l

5. KH2PO4 : 0,9 g/l

6. Dung dịch khoáng : 30 ml/l

MgSO4.7H2O: 0,3 g/l

MnSO4 : 0,1 g/l

H3BO3 : 0,112 g/l

FeSO4.7H2O: 0,03 g/l

CaCl2: 0,06 g/l

7. YE : 0,5 g/l

8. pH = 8

Môi trường nuôi vi khuẩn tích lũy polyphosphate (poly – P).

1. Succinate: 2,5 g/l

2. Glucose: 5 g/l

3. Acetate: 2,5 g/l

4. NH4Cl: 0,02 g/l

5. KH2PO4 : 87,74 g/l

6. Pepton: 0,2 g/l

7. MgSO4.7H2O: 0,01 g/l

8. CaCl2: 0,005 g/l

9. Khoáng vi lượng: 0,5 CaCl2: 0,06 ml/l

FeCl3.6H2O: 1,5 g/l

H3BO3: 0,15 g/l

CuSO4.5H2O: 0,03 g/l



KI: 0,18 g/l

MnCl2.4H2O: 0,12 g/l

Na2MnO4.2H2O: 0,06 g/l

ZnSO4.7H2O: 0,12 g/l

CoCl2.6H2O: 0,15 g/l

EDTA: 1 g/l

10. YE : 0,5 g/l

11. pH = 8

3.3. Phương pháp nghiên cứu

3.3.1. Phương pháp thu mẫu nước

Chuẩn bị thùng nhựa 20 lít đến địa điểm thu mẫu. Sau đó ấn bình xuống dưới

mặt nước từ 30-40 cm cho nước chảy vào từ từ, khi thấy không có bọt khí nổi lên là

nước đã đầy bình, đậy kỹ nắp lại để vào bọc nilon đen, đem về phòng thí nghiệm phân

tích. Riêng đối với nước thải chăn nuôi heo thì thu mẫu nước sau khi xử lý biogas,

không lấy trực tiếp nước thải ra từ chuồng trại.

3.3.2. Phương pháp nuôi cấy vi khuẩn

Vi khuẩn nuôi cấy vào các ống nghiệm thạch nghiêng. Trữ trong tủ lạnh.

Nhân giống cấp 1: Dùng que cấy chuyển khuẩn lạc đã làm ròng từ ống nghiệm

thạch nghiêng, cấy chuyển vào bình tam giác 250 ml chứa 100 ml môi trường nuôi

cấy, tạo giống cấp 1.

Nhân giống cấp 2: Ở thời điểm mật số vi khuẩn trong giống cấp 1 ở giai đoạn

quân bình, tiến hành cấy chuyển sang bình tam giác 1000 ml chứa 500 ml môi trường

nuôi cấy, tạo giống cấp 2.

3.3.3. Bố trí thí nghiệm

a. Thí nghiệm 1: Xác định hiệu suất loại bỏ nitơ & phospho của các

dòng vi khuẩn trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo ở thể tích 1 lít.

Nước thải sử dụng trong thí nghiệm được lấy từ khu xử lý chất thải Tân Long –

Phụng Hiệp – Hậu Giang; trại chăn nuôi heo tại An Bình – Cần Thơ.

Lượng nước thải sử dụng cho thí nghiệm là 18 lít, được bố trí vào 18 đơn vị thí

nghiệm (1 lít/đơn vị [keo nhựa]) của 6 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3

lần, cho mỗi loại nước thải. Các đơn vị thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên



trong keo nhựa dung tích 5 lít, sục khí liên tục. Lượng vi khuẩn sử dụng để chủng vào

mỗi nghiệm thức là 1%, đối với mỗi loại vi khuẩn.

Bố trí thí nghiệm: Bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 6 nghiệm thức, 3 lần lặp lại.

Bảng 3. Nghiệm thức thí nghiệm 1

Định kỳ theo dõi các chỉ tiêu amonium và lân (P2O5) sau 24 giờ chủng vi khuẩn

cho đến khi hàm lượng ammonium và lân (P2O5) đạt tiêu chuẩn QCVN24.

b. Thí nghiệm 2: Xác định điều kiện tối ưu hiệu suất loại bỏ nitơ,

phospho của vi khuẩn trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo quy mô 1 lít.

Xác định tác động của hai điều kiện :

Thời gian sục khí.

Bổ sung nguồn cacbon (acid acetic 1ml/lít).


Nghiệm thức 1 N (0,5%) + P (0,5%) + không sục khí. (Đối chứng)

Nghiệm thức 2 N (0,5%) + P (0,5%) + sục khí liên tục.

Nghiệm thức 3 N (0,5%) + P (0,5%) + sục khí 6 giờ, sau đó để yên.

Nghiệm thức 4 N (0,5%) + P (0,5%) + sục khí liên tục + Acid acetic (1ml)

Nghiệm thức 5 N (0,5%) + P (0,5%) + sục khí 6 giờ + thêm Acid acetic (1ml),

sau đó để yên

Chú thích : N: dòng vi khuẩn khử nitơ hiệu quả nhất.

P: dòng vi khuẩn tích lũy phosphate hiệu quả nhất.

Nghiệm thức 1 Đối chứng (không sục khí)

Nghiệm thức 2 Đối chứng + sục khí

Nghiệm thức 3 Pseudomonas stutzeri TN4 + sục khí

Nghiệm thức 4 Pseudomonas stutzeri D3b + sục khí

Nghiệm thức 5 Bacillus subtilis DTT.001L + sục khí

Nghiệm thức 6 Pseudomonas.sp CTH.013L + sục khí



Bố trí thí nghiệm: Lượng nước thải sử dụng cho thí nghiệm là 15 lít, được bố trí

vào 15 đơn vị thí nghiệm (1lít/đơn vị [keo nhựa]) của 5 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức

được lặp lại 3 lần, cho mỗi loại nước thải. Các đơn vị thí nghiệm được bố trí hoàn toàn

ngẫu nhiên trong thùng nhựa dung tích 10 lít. Lượng vi khuẩn sử dụng để chủng vào

nghiệm thức là 5ml/l đối với mỗi dòng vi khuẩn. (Bảng 4).

Định kỳ 6 giờ theo dõi các chỉ tiêu amonium và lân (P2O5).

c. Thí nghiệm 3: Ứng dụng vi khuẩn loại bỏ nitơ & phospho trong nước

rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo ở thể tích 10 lít.

Từ kết quả thí nghiệm 2, chọn nghiệm thức tốt nhất để tiến hành bố trí thí nghiệm

ở thể tích 10 lít.

Bố trí thí nghiệm: Bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 2 nghiệm thức, 3 lần lặp lại..


Nghiệm thức 1 Đối chứng

Nghiệm thức 2 Nghiệm thức tốt nhất ở thí nghiệm 2

Lượng nước thải sử dụng cho thí nghiệm là 60 lít, được bố trí vào 6 đơn vị thí

nghiệm (10 lít/đơn vị [keo nhựa]) của 2 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3

lần, cho mỗi loại nước thải. Các đơn vị thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên

trong thùng nhựa dung tích 20 lít, sục khí liên tục. Lượng vi khuẩn sử dụng để chủng

vào nghiệm thức là 1%, đối với mỗi dòng vi khuẩn.

Định kỳ theo dõi các chỉ tiêu amonium và lân (P2O5) sau 24 giờ chủng vi khuẩn

cho đến khi hàm lượng ammonium và lân (P2O5) đạt tiêu chuẩn QCVN24.

3.3.4. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu

a. Phương pháp đo amonium

Tiến hành theo dõi hàm lượng ammonium trong tất cả các nghiệm thức mỗi

ngày. Quy trình thực hiện đo ammonium: Dựa vào phương pháp Indophenol Blue

(Keeney Nelson, 1982) bằng cách đo hàm lượng NH4+ trong môi trường để đánh giá

khả năng khử amonium của các chủng vi khuẩn theo nguyên tắc:

NH4+ + Phenol Hypochloride ion (môi trường kiềm) Indophenol (có màu xanh)



Cách đo:

+ Bước 1: Xây dựng đường chuẩn NH4

Dựng dãy đường chuẩn (gồm 6 ống nghiệm 20ml): hút lần lượt 0; 1; 2; 3; 4; 5 ml

dung dịch amonium chuẩn có hàm lượng 1 mg/l N-NH4+ cho vào 6 ống nghiệm được

đánh số từ 0 đến 5, cho vào lần lượt 5; 4; 3; 2; 1; 0 ml nước vào 6 ống nghiệm trên.

Thêm 1ml dung dịch EDTA + 2 ml dung dịch Phenol-Sodium nitroprusside + 4 ml

dung dịch Sodium hypochloride vào mỗi ống, trộn đều dung dịch trên máy Vortex.

Ống đầu tiên là mẫu blank. Khi đó ta được đường chuẩn với hàm lượng các ống theo

thứ tự tăng dần là 0-1-2-3-4-5 mg/l NH4+.

+ Bước 2: Chuẩn bị mẫu nước thải.

Hút 1 ml dung dịch mẫu nước thải + 4 ml nước cất + 1ml dung dịch EDTA + 2

ml dung dịch Phenol-Sodium nitroprusside + 4 ml dung dịch Sodium hypochloride

vào mỗi ống. Tiến hành Vortex các ống nghiệm và để ổn định 15 - 20 phút ở nhiệt độ

phòng để phản ứng tạo màu xảy ra. Tiến hành đo amonium .

+ Bước 3: Đo NH4+

Bật máy quang phổ khoảng 30 phút trước khi đo, hàm lượng NH4+ được xác định

bằng cách đo cường độ hấp thu màu (OD) ở bước sóng 636 nm.

Đo giá trị OD636nm ở 6 ống nghiệm đường chuẩn, sau đó mới tiến hành đo OD

của các mẫu thí nghiệm.

Vẽ đồ thị xác định phương trình đường chuẩn NH4+ .

Phương trình đường chuẩn có dạng: Y = a*X + b

Trong đó: X : hàm lượng ammonium của mẫu (mg/l)

Y : độ hấp thụ quang (OD636nm)

Dựa vào phương trình đường chuẩn và giá trị đo OD636nm của mẫu để tính hàm

lượng N_NH4+ có trong mẫu nước thải theo công thức: X = (Y– b)/a.

Chú ý:

Để đo hàm lượng ammonium trong mẫu nước thải phải loại bỏ các tạp chất

bằng cách ly tâm 10.000 rpm/5’.



Nếu hàm lượng ammonium trong mẫu sau khi ly tâm cao hơn so với đường

amonium chuẩn sẽ tiến hành pha loãng mẫu (5, 10, 50 lần) để hàm lượng ammonium

đo được có giá trị chính xác.

Hình 3: Đường chuẩn đo N_NH4+

Chú thích: 0 = 0mg/l; 1 = 1mg/l; 2 = 2mg/l; 3 = 3mg/l; 4 = 4mg/l; 5 = 5mg/l

b. Phương pháp đo lân

Hình 4: Đường chuẩn đo lân

Chú thích: 0 = 0mg/l; 1 = 10mg/l; 2 = 20mg/l; 3 = 30mg/l; 4 = 40mg/l; 5 = 50mg/l

0 1 2 3 4 5

0 1 2 3 4 5



Dựng đường chuẩn P2O5: gồm 6 ống nghiệm (loại 20 ml), đánh số thứ tự từ 0 đến

5 tương ứng với hàm lượng P2O5 trong ống, lần lượt thêm vào mỗi ống nghiệm các

thành phần ở bảng 6.

Bảng 6. Thành phần của dãy đường chuẩn P2O5

Hóa chất Ống 0 Ống 1 Ống 2 Ống 3 Ống 4 Ống 5

Nước khử khoáng (ml) 5 5 5 5 5 5

Dung dich lân chuẩn (ml) 0 0,5 1 1,5 2 2,5

Dung dịch B (ml) 4 4 4 4 4 4

Nước khử khoáng (ml) 3,5 3 2,5 2 1,5 1

Hàm lượng P2O5 / 1 ống 0 10 20 30 40 50

Tiến hành vortex các ống nghiệm và để ở nhiệt độ phòng khoảng 20 phút để phản

ứng tạo màu xảy ra theo nguyên tắc hàm lượng P2O5 càng cao thì màu xanh càng đậm

dần.

Mẫu: được lọc qua giấy lọc Whatman trước khi đo lân. Cho vào mỗi ống nghiệm

lần lượt các thành phần sau:

5 ml nước khử khoáng vào ống nghiệm + 4 ml dung dịch B.

Thêm 0,5 ml dịch trong vừa lọc. Sau đó thêm 3 ml nước vào ống

nghiệm để đủ thể tích 12,5 ml.

Vortex các ống nghiệm và để ở nhiệt độ phòng khoảng 20 phút.

Tiến hành đo lượng lân hòa tan bằng máy so màu ở bước sóng 880 nm (OD880nm).

Đo giá trị OD ở 6 ống nghiệm đường chuẩn trước (sau đó mới đo giá trị OD của

các mẫu thí nghiệm). Vẽ đồ thị xác định phương trình đường chuẩn của P2O5. Dựa vào

phương trình đường chuẩn và giá trị OD880nm của mẫu để tính hàm lượng lân tương

đương lượng P2O5 có trong mẫu (tương tự đường chuẩn NH4+ đã trình bày).

3.3.5. Phương pháp phân tích số liệu

Dùng phương pháp thống kê để so sánh sự khác biệt giá trị trung bình các chỉ

tiêu của các nghiệm thức.

Sử dụng Microsoft Excel để vẽ đồ thị.



CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN

4.1 Thí nghiệm 1: Xác định hiệu suất loại bỏ nitơ & phospho trong nước rỉ

rác và nước thải chăn nuôi heo của các dòng vi khuẩn ở thể tích 1 lít.

Sau khi tiến hành bố trí thí nghiệm thu được kết quả như sau:

4.1.1 Sự biến động hàm lượng ammonium của nước rỉ rác

629 ,22

233 ,40

101 ,87 99 ,07141 ,83 110 ,21

0

100

200

300

400

500

600

700

N T 1 N T 2 N T 3 N T 4 N T 5 N T 6

N g h i ệ m th ứ c

Hà

m l

ượ

ng

am

mo

niu

m (

mg

/l)

Hình 5: Ảnh hưởng của sục khí, vi khuẩn khử nitơ và phospho trên hàm

lượng ammonium của nước rỉ rác

Ghi chú: NT1 = Đối chứng; NT2 = Sục khí; NT3 = TN4 + Sục khí; NT4 = D3b + Sục khí; NT5 =

DTT.001L + Sục khí; NT6 = CTH.013L + Sục khí.

Hình 5 cho thấy hiệu quả oxy hóa ammonium ở các nghiệm thức có bổ sung vi

khuẩn rất khả quan. Đáng chú ý là nghiệm thức 4 có hàm lượng ammonium thấp nhất

và khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức 1, 2, 3, 5, 6. Hàm lượng ammonium ở

nghiệm thức 4 là 99,07 mg/l so với đối chứng là 629,22 mg/l. Ở nghiệm thức 3 hàm

lượng ammonium (101,87 mg/l) thấp hơn so với hàm lượng ammonium ở các nghiệm

thức 1, 2, 5, 6 nhưng vẫn cao hơn so với nghiệm thức 4. Hàm lượng ammonium ở

nghiệm thức 2; 5; 6 lần lượt là 233,4 mg/l; 141,83 mg/l; 110,21 mg/l, khác biệt có ý

nghĩa giữa các nghiệm thức 2, 5, 6. Các nghiệm thức 2, 5, 6 bị tác động bởi yếu tố sục

khí và vi khuẩn Bacillus subtilis dòng DTT.001L, Pseudomonas.sp dòng CTH.013L.

Tuy nhiên, chúng là những vi khuẩn hoạt động chủ yếu là tích lũy phosphate, hiệu quả

LSD .01 = 11,57



khử ammonium có nhưng không đáng kể, nên làm hàm lượng ammonium giảm rất ít.

Dựa vào hình 6 cho thấy nghiệm thức có xử lý vi sinh hay sục khí (nghiệm thức

2, 3, 4, 5, 6) có hàm lượng ammonium giảm mạnh và khác biệt có ý nghĩa so với

nghiệm thức đối chứng (nghiệm thức 1). Nghiệm thức 2 chỉ sục khí không bổ sung vi

khuẩn nhưng kết quả hàm lượng ammonium vẫn giảm do có sẵn vi khuẩn tự nhiên nên

khi sục khí tạo điều kiện cho chủng này hoạt động. Tuy nhiên so với các nghiệm thức

có chủng vi khuẩn thì nghiệm thức 2 có hiệu quả kém hơn. Nghiệm thức xử lý

ammonium hiệu quả nhất là nghiệm thức 4 với vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng

D3b. Thời gian xử lý sau 48 giờ hàm lượng ammonium ở nghiệm thức 4 rất hiệu quả

còn 73,5 mg/l so với nồng độ ban đầu 764,1 mg/l .

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 24 48 72 96 120Thời gian (giờ)

Hàm

lượn

g am

mon

ium

(mg/

l)

NT1NT2NT3NT4NT5NT6


lượng ammonium trong các nghiệm thức theo thời gian của nước rỉ rác.


DTT.001L + Sục khí; NT6 = CTH.013L + Sục khí

Nhìn chung, kết quả trên cho thấy hiệu suất oxy hóa ammonium trong nước rỉ rác

của tất cả các dòng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri và dòng vi khuẩn Bacillus subtilis

tiến hành thí nghiệm là rất tốt vì chúng có khả năng oxy hóa ammonium nồng độ ban

đầu 764,1 mg/l xuống mức rất thấp (còn 4,1 – 19,2 mg/l) chỉ trong một thời gian rất

LSD.01 (TT) = 25,87CV = 5,43



ngắn là 5 ngày. Trong đó, nghiệm thức 4 là nghiệm thức bổ sung vi khuẩn dòng D3b

cho hiệu quả tốt nhất.

4.1.2 Sự biến động hàm lượng phosphate của nước rỉ rác

14,65

10,01

14,81 14,38

9,1810,73

02468

10121416

NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 NT6

Nghiệm thức

Hàm

lượn

g am

mon

ium

mg/

l


lượng phosphate của nước rỉ rác .



Hình 7 cho thấy khả năng tích lũy phosphate của các dòng vi khuẩn ở nghiệm

thức 5, 6 cao hơn so với các dòng vi khuẩn ở nghiệm thức 3, 4. Cụ thể, hàm lượng

phosphate giảm chỉ còn 9,18 mg/l ở nghiệm thức 5; 10,73 mg/l nghiệm thức 6 so với

nghiệm thức đối chứng là 14,65 mg/l, khác biệt có ý nghĩa giữa nghiệm thức 5 so với

nghiệm thức 6. Nghiệm thức 3 có hàm lượng phosphate tăng nhẹ so với đối chứng còn

14,81 mg/l. Hàm lượng phosphate ở nghiệm thức 4 có giảm so với đối chứng nhưng

rất ít, còn 14,38 mg/l. Giữa các nghiệm thức 1, 3, 4 không có khác biệt ý nghĩa. Ở

nghiệm thức 2 có giảm hàm lượng phosphate so với nghiệm thức đối chứng.

Từ đó, thấy rằng ở nghiệm thức 5 vi khuẩn Bacillus subtilis dòng DTT.001L có

khả năng tích lũy phosphate cao làm giảm hàm lựơng phosphate nhanh hơn so với các

dòng vi khuẩn ở các nghiệm thức khác.

LSD .01 = 1,27



0

5

10

15

20

25

0 24 48 72 96 120

Thời gian (giờ)

Hàm

lượn

g ph

osph

ate

(mg/

l)

NT1NT2NT3NT4NT5NT6


lượng phosphate trong các nghiệm thức theo thời gian của nước rỉ rác.



Hình 8 cho thấy nghiệm thức có xử lý vi sinh hay sục khí (nghiệm thức 2, 3, 4, 5,

6) có hàm lượng ammonium giảm mạnh và khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức

đối chứng (nghiệm thức 1). Nghiệm thức 2 chỉ sục khí không bổ sung vi khuẩn nhưng

kết quả hàm lượng phosphate vẫn giảm do có sẵn vi khuẩn tự nhiên nên khi sục khí tạo

điều kiện cho chủng này hoạt động tích lũy phosphate. Tuy nhiên so với các nghiệm

thức có chủng vi khuẩn thì hiệu quả tích lũy phosphate kém hơn. Nghiệm thức xử lý

phosphate hiệu quả nhất là nghiệm thức 5 với vi khuẩn Bacillus subtilis dòng

DTT.001L. Thời gian xử lý sau 24 giờ hàm lượng phosphate ở nghiệm thức 5 còn 1,3

mg/l so với nồng độ ban đầu 19,1 mg/l

Từ 24 – 120 giờ thì hàm lượng phosphate ở nghiệm thức 2, 3, 4, 5, 6 có xu hướng

tăng dần theo thời gian, lần lượt như sau: nghiệm thức 3 từ 5,8 mg/l tăng lên 22,1

mg/l; nghiệm thức 4 từ 5,4 mg/l tăng lên 22 mg/l, ở nghiệm thức 5 từ 1,3 mg/l tăng lên

17,4 mg/l, ở nghiệm thức 6 từ 2,7 mg/l tăng lên 17,6 mg/l. Vấn đề này có thể giải thích

là do nước rỉ rác vẫn còn đang trong quá trình phân hủy nên vi sinh vật có sẵn trong

nứơc rỉ rác vẫn hoạt động để thải ra một lượng lớn phosphate. Tuy vi khuẩn được sử

LSD .01 (TT) = 10,67CV = 2,85



dụng để bổ sung vào các nghiệm thức nhưng do lượng lớn phosphate được thải ra nên

khả năng tích lũy phosphate bị giảm làm hàm lượng phosphate tăng ở các nghiệm thức

2, 3, 4, 5, 6. Riêng nghiệm thức đối chứng trong khoảng thời gian từ 24 – 120 giờ, hàm

lượng phosphate giảm dần theo thời gian, có thể là do vi sinh vật có sẵn trong nước

thải hoạt động tích lũy phosphate nên làm cho hàm lượng phosphate giảm nhưng giảm

rất ít, tăng nhẹ ở thời điểm từ 96 – 120 giờ.

Điều này chứng tỏ rằng vi khuẩn Bacillus subtilis dòng DTT.001L ở nghiệm thức

5 có khả năng tích lũy phosphate rất hiệu quả làm giảm nhanh hàm lựơng phosphate so

với các dòng vi khuẩn khác sau 24 giờ xử lý.

4.1.3 Sự biến động hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo

Tương tự nước rỉ rác, đối với nước thải chăn nuôi heo, hàm lượng ammonium ở

nghiệm thức 4 và nghiệm thức 5 giảm nhanh nhất, tuy không có khác biệt ý nghĩa giữa

hai nghiệm thức này nhưng ở nghiệm thức 4 hàm lựợng ammonium (còn 30,12 mg/l )

giảm xuống nhiều hơn so với nghiệm thức 5( còn 0,26 mg/l).

LSD.01=7,09

280,94

98,68

51,4330,12 30,26

64,62

0

50

100

150

200

250

300

NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 NT6Nghiệm thức

Hàm

lượn

g am

mon

ium

(mg/

l)


lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo.



0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 24 48 72 96 120Thời gian (giờ)

Hàm

lượn

g am

mon

ium

(mg/

l)

NT1NT2

NT3NT4NT5

NT6


lượng ammonium trong các nghiệm thức theo thời gian của nước thải chăn nuôi

heo.



Đối với nước thải chăn nuôi heo hàm lượng ammonium cũng giảm dần theo thời

gian. Từ 0 - 24 giờ , hàm lượng ammionium giảm rất nhanh và khác biệt có ý nghĩa so

với các thời điểm từ 24 – 120 giờ. Hàm lượng ammonium ở nghiệm thức 4; 5 đã giảm

đi một lượng đáng kể còn 81,3 mg/l; 83,1 mg/l trong khi đó hàm lượng ammonium ở

nghiệm thức 2; 3; 6; đối chứng vẫn còn ở mức cao. Hàm lượng ammonium ở thời

điểm 120 giờ không khác biệt ý nghĩa so với ở thời điểm 96 giờ. Vì vậy, chỉ cần sục

khí đến 96 giờ thì có thể làm giảm hàm lượng ammonium hiệu quả.

4.1.4 Sự biến động hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo

Dựa vào biểu đồ cho thấy hàm lượng phosphate ở các nghiệm thức có chủng vi

khuẩn hay sục khí giảm nhiều so với nghiệm thức đối chứng. Hàm lượng phosphate ở

nghiệm thức 2 và nghiệm thức 5 là thấp nhất so với nghiệm thức đối chứng và các

nghiệm thức khác, không có khác biệt ý nghĩa giữa hai nghiệm thức này. Tuy nhiên ở

nghiệm thức 5 làm giảm hàm lượng phosphate nhiểu hơn so với nghiệm thức 2.

LSD.01 (TT) = 15,85CV % = 7,87



45,08

23,5827,10 26,12

22,3925,69

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 NT6Nghiệm thức

Hàm

lượn

g ph

osph

ate (

mg/

l)


lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo

0

10

20

30

40

50

60

70

0 24 48 72 96 120Thời gian (giờ)

Hàm

lượn

g ph

osph

ate

(mg/

l)

NT1

NT2

NT3

NT4

NT5

NT6


lượng phosphate trong các nghiệm thức theo thời gian của nước thải chăn nuôi

heo.



Trong khoảng thời gian từ 0 – 24 giờ, ở tất cả các nghiệm thức có chủng vi khuẩn

hay sục khí hàm lượng phosphate đều giảm. Đáng chú ý là nghiệm thức 5 chủng vi

khuẩn Bacillus subtilis dòng DTT.001L + sục khí hoạt động rất hiệu quả làm giảm

LSD .01 = 1,21



hàm lượng phosphate xuống còn thấp nhất so với các nghiệm thức khác (từ 60,78 mg/l

còn 13,8 mg/l). Ở các nghiệm thức 2, 3, 4, 5, 6 hàm lượng phosphate lần lượt còn là

15,4 mg/l, 14,6 mg/l, 14,2 mg/l, 13,7 mg/l, 14,2 mg/l, không khác biệt ý nghĩa giữa các

nghiệm thức này với nhau. Ở nghiệm thức đối chứng thì hàm lượng phosphate có giảm

nhưng rất ít từ 60,78 mg/l còn 58,8 mg/l. Từ 24 – 120 giờ, hàm lượng phosphate có xu

hướng tăng , điều này giải thích tương tự như đối với nước rỉ rác.

Kết luận: qua thí nghiệm 1 chọn được hai dòng vi khuẩn tốt nhất để tiến hành thí

nghiệm 2: vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b là vi khuẩn khử ammonium hiệu

quả nhất với hiệu suất 98,4% đối với nước thải chăn nuôi heo, 99,5 % đối với nước rỉ

rác sau 120 giờ sục khí và vi khuẩn Bacillus subtilis dòng DTT.001L là vi khuẩn tích

lũy phosphate tốt nhất trong nước thải chăn nuôi: hiệu suất 77,3% ; nước rỉ rác: hiệu

suất 93,2 % sau 24 giờ sục khí.

4.2. Thí nghiệm 2: Xác định điều kiện tối ưu hiệu suất loại bỏ nitơ, phospho

của vi khuẩn trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo quy mô 1 lít.

Từ kết quả thí nghiệm 1 tiến hành bố trí thí nghiệm 2 thu được kết quả như sau:

4.2.1 Sự biến động hàm lượng ammonium của nước rỉ rác

Dựa vào hình 13 cho thấy hàm lượng ammonium giảm ở các nghiệm thức chủng

vi khuẩn kết hợp với thời gian sục khí hoặc bổ sung acid acetic. Đáng chú ý là ở

nghiệm thức 2 và nghiệm thức 4 thì hàm lượng ammonium giảm rất nhanh từ nồng độ

ammonium ban đầu 288 mg/l xuống còn 0,68 mg/l ở nghiệm thức 2; 0,61 mg/l ở

nghiệm thức 4 và đạt tiêu chuẩn nước thải loại A, không khác biệt ý nghĩa giữa hai

nghiệm thức này với nhau

Tiếp theo, ở nghiệm thức 3, 5 nồng độ ammonium có giảm nhiều so với đối

chứng (sau 72 giờ còn 44,48 mg/l) nhưng vẫn còn cao so với hàm lượng ammonium

của hai nghiệm thức 3, 4. Không khác biệt ý nghĩa giữa nghiệm thức 3 và nghiệm thức

5 nhưng có sự khác biệt ý nghĩa giữa nghiệm thức 3, 5 so với nghiệm thức đối chứng.



Hình 13: Sự biến động hàm lượng ammonium nước rỉ rác thí nghiệm 2.

Ghi chú : NT1 : D3b + DTT.001.L + để yên ; NT2 : D3b + DTT.001.L + sục khí liên tục ; NT3 : D3b +DTT.001.L + sục khí 6 giờ; NT4 : D3b + DTT.001.L + sục khí 6 giờ + 1ml acid acetic + sục khí tiếp; NT5 : D3b+ DTT.001.L + sục khí 6 giờ + 1ml acid acetic + để yên .

0

50

100

150

200

250

300

350

0 6 24 48 72Thời gian (giờ)

Hàm

lượn

g am

mon

ium

(mg/

l)

NT1

NT2

NT3

NT4

NT5

Hình 14: Ảnh hưởng của sục khí, thời gian, vi khuẩn khử nitơ và phospho

trên hàm lượng ammonium trong các nghiệm thức của nước rỉ rác ở thí nghiệm

2.

Từ hình 14 thể hiện rõ sau 6 giờ sục khí liên tục thì hàm lượng ammonium ở các

nghiệm thức đều giảm nhiều và tương đương trong khoảng 68,94 mg/l – 70,65 mg/l,

không khác biệt ý nghĩa giữa các nghiệm thức. Tuy nhiên, ở thời điểm 24 giờ có sự

khác biệt ý nghĩa rất rõ giữa nghiệm thức 4 so với các nghiệm thức 1, 2, 3, 5; hàm

lượng ammonium của nghiệm thức 4 giảm rất nhanh (còn 0,8 mg/l). Trong khi đó,

LSD .01 (TT) = 9,46CV % = 10,08

96,3

20,9

41,6

18,0

35,7

0

20

40

60

80

100

120

N T 1 N T 2 N T 3 N T 4 N T 5N g h i ệ m th ứ c

Hàm

lượ

ng

amm

oniu

m (

mg /

l)

LSD .01 = 4,73



hàm lượng ammonium của nghiệm thức 1, 2, 3, 5 còn ở mức cao lần lượt là: 98,95

mg/l, 13,12 mg/l, 42,83 mg/l, 32,56 mg/l. Nghiệm thức 2 đến thời điểm 48 giờ hàm

lượng ammonium giảm còn 0,6 mg/l và giữ ổn định đến 72 giờ.

Điều này cho thấy acid acetic được bổ sung làm nguồn cacbon vào ở nghiệm thức

4 có hiệu quả tương đương trong việc làm giảm hàm lượng ammonium của nước rỉ rác

so với việc sục khí liên tục chỉ sau 24 giờ xử lý với vi khuẩn.

4.2.2 Sự biến động hàm lượng phosphate của nước rỉ rác

1 6 ,0 5

8 ,5 91 0 ,8 1

6 ,0 3

1 1 ,1 2

02468

1 01 21 41 61 8

N T1 N T2 N T3 N T4 N T5N g h iệ m th ứ c

Hàm

lượ

ng

ph

o sp

ha t

e( m

g /l)

Hình 15: Sự biến động hàm lượng phosphate của nước rỉ rác ở thí nghiệm 2.


Hình 15 cho thấy rõ hàm lượng phosphate ở các nghiệm thức có bổ sung vi

khuẩn kết hợp với sục khí hoặc bổ sung acid acetic có sự khác biệt rất rõ rệt. Đặc biệt

ở nghiệm thức 2 và nghiệm thức 4 hàm lượng phosphate thấp hơn nhiều so với các

nghiệm thức khác: 8,59 mg/l và 6,03 mg/l. Tiếp theo, ở nghiệm thức 3, 5 nồng độ

ammonium có giảm nhiều so với đối chứng (sau 72 giờ còn 44,48 mg/l) tuy nhiên vẫn

cao so với hàm lượng ammonium của hai nghiệm thức 3, 4. Không khác biệt ý nghĩa

giữa nghiệm thức 3 và nghiệm thức 5, khác biệt có ý nghĩa giữa nghiệm thức 3, 5 so

với nghiệm thức đối chứng.

LSD .01 = 0,66



0

5

10

15

20

25


Hàm

lượn

g ph

osph

ate

(mg/

l)

NT 1

NT 2

NT 3

NT 4

NT 5


trên hàm lượng phosphate trong các nghiệm thức của nước rỉ rác ở thí nghiệm 2.


Hình 16 thể hiện rõ hàm lượng phosphate có chiều hướng giảm theo thời gian. Từ

0 – 24 giờ, hiệu quả tích lũy phosphate của các dòng vi khuẩn ở nghiệm thức 4 và

nghiệm thức 2 đạt hiệu quả cao hơn so với nghiệm thức 1, 3, 5; nồng độ giảm nhanh từ

20,1 mg/l xuống còn 3,37 mg/l ở nghiệm thức 4, nghiệm thức 2, 5, 3, 1 lần lượt là 6,31

mg/l; 10,15 mg/l; 10,49 mg/l ; 16,19 mg/l. Tuy nhiên, hàm lượng phosphate giữa các

thời điểm 24, 48 và 72 giờ thì không khác biệt ý nghĩa. Điều này chứng tỏ chỉ cần sục

khí đến 24 giờ là đủ thời gian để vi khuẩn hoạt động hiệu quả.

Qua đó cho thấy sau 24 giờ xử lý nước rỉ rác bổ sung vi khuẩn thì nghiệm thức 4

và nghiệm thức 2 cho hiệu quả tương đương trong việc tích lũy phosphate.

LSD .01 (TT) = 1,33CV % = 5,71



4.2.3 Sự biến động hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo

339,78

117,67

294,44

113,29

248,96

0

50100

150200

250

300350

400

NT1 NT2 NT3 NT4 NT5Nghiệm thức

Hàm

lượn

g am

mon

ium

(mg/

l )

Hình 17: Sự biến động hàm lượng ammonium trong nước thải chăn nuôi

heo ở thí nghiệm 2.


Dựa vào hình 17 thể hiện rõ nghiệm thức 4, nghiệm thức 2 có hiệu quả khử

ammonium cao hơn so với các nghiệm thức khác, không khác biệt ý nghĩa giữa hai

nghiệm thức này nhưng khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức 1, 3, 5.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450


Hàm

lượn

g am

mon

ium

(mg/

l)

NT1

NT2

NT3

NT4

NT5


trên hàm lượng ammonium trong các nghiệm thức ở thí nghiệm 2 của nước thải

chăn nuôi heo.

LSD .01 (TT) = 21,7CV % = 4,28

LSD .01 = 10,53



Hình 18 cho thấy rõ sau 6 giờ sục khí liên tục thì hàm lượng ammonium ở các

nghiệm thức đều giảm nhưng không nhiều và tương đương nhau trong khoảng 339

mg/l – 382,1 mg/l. Tuy không khác biệt ý nghĩa giữa các nghiệm thức 2, 3, 4, 5 nhưng

khác biệt có ý nghĩa giữa nghiệm thức đối chứng so với các nghiệm thức còn lại tại

thời điểm sau 6 giờ sục khí liên tục. Ở thời điểm 48 giờ, sự khác biệt có ý nghĩa rất rõ

giữa nghiệm thức 4, 2 so với các nghiệm thức 1, 3, 5; hàm lượng ammonium của hai

nghiệm thức này giảm rất nhanh còn rất thấp 3,7 mg/l; 3,9 mg/l, trong khi đó hàm

lượng ammonium của nghiệm thức 1, 3, 5 lần lượt là: 334,8 mg/l, 271 mg/l, 205,9

mg/l. Tuy nhiên, giữa hai nghiệm thức 4 và nghiệm thức 2 thì không khác biệt ý nghĩa.

Sau 72 giờ thí nghiệm, hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo giảm

ở tất cả các nghiệm thức. Đáng chú ý là ở nghiệm thức 2 và nghiệm thức 4 thì hàm

lượng ammonium giảm rất nhanh, không khác biệt ý nghĩa về hàm lượng ammonium ở

các nghiệm thức giữa thời điểm 48 giờ so với thời điểm 72 giờ.

Điều này cho thấy acid acetic được bổ sung làm nguồn cacbon vào ở nghiệm

thức 4 có hiệu quả trong việc làm giảm hàm lượng ammonium trong nước thải chăn

nuôi tương đương so với nghiệm thức 2 (sục khí liên tục) chỉ sau 48 giờ xử lý với vi

khuẩn.

4.2.4 Sự biến động hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo

46,65

15,92 17,29 15,26 16,90

0

10

20

30

40

50

NT 1 NT 2 NT 3 NT 4 NT 5

Nghiệm thức

Hàm

lượn

g ph

osph

ate (

mg/

l)

Hình 19: Sự biến động hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo

Qua kết quả trên cho thấy nghiệm thức 4, nghiệm thức 2 có hiệu quả tích lũy

phosphate cao hơn so với các nghiệm thức 1, 3, 5. Không khác biệt ý nghĩa về hàm

LSD .01 = 1,48



lượng phosphate giữa hai nghiệm thức này nhưng khác biệt có ý nghĩa giữa nghiệm

thức 4 so với nghiệm thức 1, 3, 5.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 6 24 48 72T hời g ian (g iờ)

Hàm

lượ

ng

ph

osp

hat

e (m

g/l)

NT 1

NT 2

NT 3

NT 4

NT 5


trên hàm lượng phosphate trong các nghiệm thức ở thí nghiệm 2 của nước rỉ rác.

Ghi chú : NT1 : D3b + DTT.001.L + để yên ; NT2 : D3b + DTT.001.L + sục khí liên tục ; NT3 : D3b +

DTT.001.L + sục khí 6 giờ; NT4 : D3b + DTT.001.L + sục khí 6 giờ + 1ml acid acetic + sục khí tiếp; NT5 : D3b

+ DTT.001.L + sục khí 6 giờ + 1ml acid acetic + để yên .

Hàm lượng phosphate trong các nghiệm thức từ 0 – 72 giờ đều giảm ở tất cả các

nghiệm thức. Trong khoảng thời gian từ 0 – 24 giờ hàm lượng phosphate giảm rất

nhanh ở các nghiệm thức 2, 3, 4, 5 so với nghiệm thức đối chứng. Tại thời điểm 24 giờ

hàm lượng phosphate của nghiệm thức 4 là 8,7 mg/l khác biệt có ý nghĩa so với

nghiệm thức 1, 3, 5 nhưng không khác biệt ý nghĩa so với nghiệm thức 2 ( 9,94 mg/l).

Từ kết quả trên thấy hiệu quả tích lũy phosphate của các dòng vi khuẩn ở nghiệm

thức 4 và nghiệm thức 2 đạt hiệu quả cao hơn so với nghiệm thức 1, 3, 5 chỉ sau 24

giờ thí nghiệm.

Kết luận : Nghiệm thức 2: D3b + DTT.001.L + sục khí liên tục và nghiệm thức

4: D3b + DTT.001.L + sục khí 6 giờ + 1ml acid acetic + sục khí tiếp, có hiệu quả

tương đương trong việc khử ammonium sau 48 giờ và tích lũy phosphate sau 24 giờ bố

trí thí nghiệm. Tuy nhiên chỉ chọn một nghiệm thức tối ưu nhất để tiến hành thí

nghiệm 3 với quy mô 10 lít, dựa vào điều kiện của phòng thí nghiệm và yếu tố kinh

LSD .01 (TT) = 2,96CV % = 5,99



phí ( mua hóa chất acid acetic ) nên nghiệm thức 2 được chọn để tiến hành thí nghiệm

3.

4.3 Thí nghiệm 3: Ứng dụng vi khuẩn loại bỏ nitơ & phospho trong nước rỉ

rác và nước thải chăn nuôi heo ở thể tích 10 lít.

4.3.1 Nước rỉ rác

a. Sự biến động hàm lượng ammonium

0

200

400

600

800

1000

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216Thời gian (giờ)

Hàm

lượn

g am

mon

ium

(mg/

l) Đối chứng

Vi khuẩn + sục khí

Hình 21: Sự biến động hàm lượng ammonium của nước rỉ rác

Kết quả cho thấy nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục thì làm

giảm hàm lượng ammonium nhanh hơn so với nghiệm thức đối chứng, từ nồng độ ban

đầu 533 mg/l xuống chỉ còn 11 mg/l sau 216 giờ bố trí thí nghiệm.

Từ 0 - 24 giờ và 72 – 144 giờ thì hàm lượng ammonium tăng nhẹ ở nghiệm thức

đối chứng. Điều này là do vi khuẩn có trong nước rỉ rác vẫn tiếp tục phân hủy chất hữu

cơ nên làm cho hàm lượng ammonium tăng lên.

Bảng 7: Kiểm định t hàm lượng ammonium của nước rỉ rác

Đối chứng Vi khuẩn + sục khíTrung bình 583,1666667 277,1333333Phương sai 41603,0679 46802,1284Số quan sát 10 10Hệ số tương quan 0,8210055Giả thuyết trung bình sự khác biệt 0Độ tự do 9Giá trị t 7,662896221 **



Dựa vào kết quả trên, nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức có bổ sung vi

khuẩn + sục khí liên tục được xem như là một cặp biến số, nên dùng phương pháp

kiểm định t để so sánh sự khác biệt giữa hai nghiệm thức.

Bảng 7 thể hiện rõ sự khác biệt có ý nghĩa ở mức 1% giữa nghiệm thức đối chứng

với nghiệm thức bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục. Điều này chứng tỏ hàm lượng

ammonium ở nghiệm thức 2: bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục có sự khác biệt ý

nghĩa so với nghiệm thức đối chứng. Vi khuẩn hoạt động có hiệu quả để làm giảm hàm

lượng ammonium đáng kể trong nước rỉ rác sau 216 xử lý với hiệu suất xử lý đạt 97,94

% so với đối chứng 39,69 %.

b. Sự biến động hàm lượng phosphate

Sau 216 giờ xử lý phối hợp hai vi khuẩn dòng DTT.001L và vi khuẩn dòng D3b

thì hàm lượng phosphate giảm nhanh hơn so với nghiệm thức đối chứng không bổ

sung vi khuẩn. Trong khoảng thời gian từ 0 – 96 giờ thì vi khuẩn hoạt động mạnh làm

giảm hàm lượng phosphate xuống từ nồng độ ban đầu 25,6 mg/l còn 3,7 mg/l. Sau đó

hàm lượng phosphate có chiều hướng tăng nhẹ từ 96 – 216 giờ từ 3,7 mg/l tăng lên 8,1

mg/l. Có thể là do vi khuẩn có trong nước thải tiếp tục phân hủy nên làm cho hàm

lượng ammonium tăng lên. Điều này chứng tỏ chỉ cần sục khí trong khoảng thời gian

từ 0 – 96 giờ là thời gian tốt để vi khuẩn hoạt có hiệu quả.

0

5

10

15

20

25

30

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216Thời gian (giờ)

Hàm

lượn

g ph

osph

ate

mg/

l Đối chứng


Hình 22: Sự biến động hàm lượng phosphate của nước rỉ rác



Bảng 8: Kiểm định t hàm lượng phosphate của nước rỉ rác


Dựa vào bảng 8 cho thấy có khác biệt ý nghĩa giữa nghiệm thức đối chứng với

nghiệm thức bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục. Điều này chứng tỏ nghiệm thức bổ

sung vi khuẩn + sục khí liên tục có hiệu quả để làm giảm nhanh hàm lượng phosphate

so với nghiệm thức đối chứng.

c. Sự biến đổi pH

Bảng 9 cho thấy pH tăng ở cả hai nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức bổ sung

vi khuẩn + sục khí liên tục. Ở nghiệm thức đối chứng tăng từ 7,97 – 8,55; nghiệm thức

bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục tăng từ 8,16 – 9,34. Qua đó thể hiện vi khuẩn có

hoạt động để làm giảm hàm lượng ammonium và hàm lượng phosphate ở cả hai

nghiệm thức.

Bảng 9: Kết quả sự thay đổi pH của nước rỉ rác.

Thời điểm Đối chứng vi khuẩnThời điểm 0 giờ 7,97 8,16Thời điểm 24 giờ 8,26 9,05Thời điểm 48 giờ 8,58 9,53Thời điểm 72 giờ 8,33 9,15Thời điểm 96 giờ 8,36 9,25Thời điểm 120 giờ 8,49 9,26Thời điểm 144 giờ 8,43 9,29Thời điểm 168 giờ 8,57 9,35Thời điểm 192 giờ 8,56 9,33Thời điểm 216 giờ 8,55 9,34

Tuy nhiên, nhìn vào bảng 10 ta thấy sự thay đổi pH thì không khác biệt ý nghĩa

giữa nghiệm thức đối chứng với nghiệm thức bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục



Bảng 10: Kiểm định t pH của nước rỉ rác

Đối chứng Vi khuẩn + sục khíTrung bình 8,41 9,171Phương sai 0,036488889 0,142254444Số quan sát 10 10Hệ số tương quan 0,936739938Giả thuyết trung bình sự khác biệt 0Độ tự do 9Giá trị t -11,5031937 n.s

4.3.2 Nước thải chăn nuôi heo

a. Sự biến động hàm lượng ammonium

Kết quả thể hiện nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục thì làm giảm

hàm lượng ammonium từ nồng độ ban đầu rất cao 760 mg/l xuống chỉ còn 77 mg/l sau

216 giờ bố trí thí nghiệm. Từ 0 -24 giờ hàm lượng ammonium tăng nhẹ ở cả hai

nghiệm thức. Điều này là do vi khuẩn có trong nước rỉ rác vẫn tiếp tục phân hủy chất

hữu cơ nên làm cho hàm lượng ammonium tăng lên.

0200400600800

10001200140016001800

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216Thời gian (giờ)

Hàm

lượn

g am

mon

ium

(mg/

l)

Đối chứngVi khuẩn + sục khí

Hình 23: Sự biến động hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo

Dùng kiểm định t so sánh sự khác biệt giữa hai nghiệm thức.



Bảng 11: Kiểm định t hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo

Đối chứng Vi khuẩn + sục khíTrung bình 997,4 377Phương sai 106484,7111 79103,55556Số quan sát 10 10Hệ số tương quan 0,735654084Giả thuyết trung bình sự khác biệt 0Độ tự do 9Giá trị t 8,725608943 **

Kết quả thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa ở mức 1% giữa nghiệm thức đối chứng

với nghiệm thức bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục. Điều này chứng tỏ hàm lượng

amoni ở nghiệm thức bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục có sự khác biệt ý nghĩa so

với nghiệm thức đối chứng. Vi khuẩn hoạt động tương đối hiệu quả trong việc làm

giảm hàm lượng amoni của nước thải chăn nuôi heo sau 216 xử lý với hiệu suất xử lý

đạt 89,87 % so với đối chứng 45,38 %.

b. Sự biến động hàm lượng phosphate

05

10152025303540

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216Thời gian (giờ)

Hàm

lượn

g ph

osph

ate

mg/

l

Đối chứng


Hình 24: Sự biến động hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo

Kết quả sau 216 giờ xử lý phối hợp hai dòng vi khuẩn dòng DTT.001L và vi

khuẩn dòng D3b + sục khí liên tục thì hàm lượng phosphate giảm nhiều hơn so với

nghiệm thức đối chứng không bổ sung vi khuẩn. Trong khoảng thời gian từ 0 – 24 giờ



thì vi khuẩn hoạt động mạnh làm giảm hàm lượng phosphate xuống từ nồng độ ban

đầu 36,1 mg/l còn 12,1 mg/l. Sau đó hàm lượng phosphate có chiều hướng tăng từ 24

– 216 giờ từ 12,1 mg/l tăng lên 26,6 mg/l. Điều này chứng tỏ sục khí trong khoảng thời

gian từ 0 – 24 giờ mới có hiệu quả để làm giảm hàm lượng phosphate trong nước thải

chăn nuôi.

Bảng 12: Kiểm định t hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo


Kết quả bảng 12 cho thấy có khác biệt ý nghĩa giữa nghiệm thức đối chứng với

nghiệm thức bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục. Qua đó thể hiện nghiệm thức bổ sung

vi khuẩn + sục khí liên tục có hiệu quả trong việc tích lũy phosphate.

c. Sự biến đổi pH

Bảng 13: Kết quả sự thay đổi pH của nước thải chăn nuôi heo.


Bảng 13 cho thấy pH tăng nhưng không nhiều ở cả hai nghiệm thức đối chứng và

nghiệm thức bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục. Ở nghiệm thức đối chứng tăng 8,41 –

8,88; nghiệm thức bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục tăng từ 8,11 – 8,23. Kết quả



thấy rõ vi khuẩn có hoạt động để làm giảm hàm lượng ammonium và hàm lượng

phosphate ở cả hai nghiệm thức nên làm pH tăng.

Tuy nhiên, nhìn vào bảng 14 cho thấy sự thay đổi pH thì không khác biệt ý nghĩa

giữa nghiệm thức đối chứng với nghiệm thức bổ sung vi khuẩn + sục khí liên tục.

Bảng 14: Kiểm định t của pH nước thải chăn nuôi heo.

Đối chứng Vi khuẩn + sục khíTrung bình 8,205 8,84Phương sai 0,009405556 0,040088889Số quan sát 10 10Hệ số tương quan 0,569918287Giả thuyết trung bình sự khác biệt 0Độ tự do 9

Giá trị t-

12,13966942 n.s

Tóm lại, qua thí nghiệm 3 có thể so sánh được nghiệm thức bổ sung vi khuẩn

dòng DTT.001L và vi khuẩn dòng D3b + sục khí liên tục thì làm giảm hàm lượng

ammonium rất có hiệu quả và có khác biệt về mặt ý nghĩa so với nghiệm thức đối

chứng. Tuy nhiên hàm lượng phosphate có giảm so với đối chứng, không khác biệt ý

nghĩa giữa hai nghiệm thức đối chứng và bổ sung vi khuẩn.



CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

5.1. Kết luận

Thí nghiệm xử lý ammonium và phospho trong nước rỉ rác và nước thải chăn

nuôi heo ở thể tích 1 lít bởi từng dòng vi khuẩn: Pseudomonas stutzeri dòng TN4,

Pseudomonas stutzeri dòng D3b; Bacillus subtilis dòng DTT.001L và Pseudomonas.

sp dòng CTH.013L , cho thấy dòng D3b kết hợp với sục khí liên tục có khả năng oxy

hóa ammonium tốt nhất và dòng DTT.001L cho hiệu quả tích lũy phosphate cao nhất.

Ở thí nghiệm tiếp theo, khi kết hợp hai dòng vi khuẩn trên để xử lý nitơ và

phospho trong nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi heo ở thể tích 1 lít cho kết quả xử lý

ammonium tốt nhất sau 48 giờ khi kết hợp với sục khí liên tục (nước rỉ rác từ 288 mg/l

còn 0,6 mg/l, nước thải chăn nuôi heo từ 402 mg/l còn 3,9 mg/l). Trong khi đó, hiệu

quả xử lý phosphate tốt nhất sau 24 giờ kết hợp với sục khí liên tục (nước rỉ rác từ 20,1

mg/l còn 7,5 mg/l, nước thải chăn nuôi heo từ 58mg/l còn 9,9 mg/l).

Tuy nhiên khi tăng thể tích xử lý lên 10 lít thì khả năng xử lý ammonium của

hai dòng vi khuẩn trên kéo dài đến ngày thứ 9 (nước rỉ rác từ 288 mg/l còn 0,6 mg/l,

nước thải chăn nuôi heo từ 402 mg/l còn 3,9 mg/l) và khả năng xử lý phosphate sau 48

giờ (nước rỉ rác từ 20,1 mg/l còn 7,5 mg/l, nước thải chăn nuôi heo từ 58mg/l còn 9,9

mg/l).

5.2. Đề nghị

- Ứng dụng hai dòng vi khuẩn : Pseudomonas stutzeri dòng D3b và Bacillus

subtilis dòng DTT.001L để xử lý nước rỉ rác và nước thải chăn nuôi ở quy mô lớn hơn,

hoặc đối với các loại nước thải khác.

- Bố trí thêm nhiều thí nghiệm để xác định các điều kiện tối ưu: pH, mật số… để

tăng hiệu quả xử lý của hai dòng vi khuẩn này trong nước rỉ rác và nước thải chăn

nuôi heo.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

Khổng Thị Thu Vân. 2010. Phân lập vi khuẩn khử phospho trong nước rỉ từ bãi rác.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Công nghệ sinh học K14, trường Đại học Cần

Thơ. Trang 5-6.

Lê Văn Cát. 2007. Xử lý nước thải giàu nitơ và phốtpho. Nhà xuất bản Khoa học tự

nhiên và công nghệ, trang 18-22.

Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương 2003. Công nghệ sinh học môi

trường. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh tập 2, trang 200-

203.

Nguyễn Thành Nhân. 2008. Phân lập và nhận diện một số dòng vi khuẩn

Pseudomonas khử amonium từ chất thải trại chăn nuôi. Luận văn tốt nghiệp cao

học chuyên ngành Công nghệ sinh học K12, trường Đại học Cần Thơ.

Phạm Văn Ty và Vũ Nguyên Thành. 2007. Công nghệ sinh học – Tập 5 – Công nghệ

vi sinh và môi trường (Tái bản lần 1). Nhà xuất bản Giáo dục, trang 148-154.

PGs. Nguyễn Văn Phước. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nhà xuất bản

Đại Học Quốc Gia TPHCM. Trang 307, 314 – 315.

Trần Như Ngọc. 2010. Hiệu quả của vi khuẩn khử amonium trong xử lý nước thải từ

rác hữu cơ. Luận văn thạc sĩ, chuyên ngành Công nghệ sinh học K14 , trường

Đại học Cần Thơ. Trang 4-5.

Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga. 1999. Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – Tái bản

lần 2. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, trang 9-60.

Trần Đức Viên, Phạm Văn Phê và Ngô Thế Ân. 2004. Giáo trình sinh thái học nông

nghiệp (tái bản lần thứ 2). Nhà xuất bản Giáo Dục, Hà Nội, trang 72-98.

Tiếng Anh

Bennasar , A., C. Guasp, M. Tesar and J. Lalucat. 1998. Genetic relationships among

Pseudomonas stutzeri strains based on molecular typing methods. App. Microbiol

85: 643-656.



Busman, L., J. Lamb, G. Randall, G. Rehm, M. Schit. 2009. The nature of phosphorus

in solids. Phosphorus in the Agricultural Enviroment, University of Minnesota

Extension, WW-06795-GO

Cooper, P., M. Day and V. Thomas. 1994. Process options for phosphorus and

nitrogen removal from wastewater. Journal of the institution of water and

environmental management 8: 84 – 92.

Lalucat, J., A. Bennasar, R. Bosch, E. Garcia – Valdes and N.J. Palleroni. 2006.

Biology of Pseudomonas stuzeri. Microbiology and Molecular Biology Review.,

a70(2), pp. 510-547.

Lee, H.W., S.Y. Lee, J.W. Lee, J.B. Park, E.S. Choi and Y.K. Park. 2002. Molecular

characterization of microbial community in nitrate-removing activated sludge.

FEMS Microb. Ecol., 41(2002), pp. 85-94.

Ohtake, H., H. Wu, K. Imazu, Y. Anbe, J. Kato, A. Kuroda. 1996. Bacterial

phosphonate degradation, phosphate oxidation and polyphosphate accumulation.

Resources, Conservation and Recycling. 18, pp.125 - 134

Zumft and W.G. 1997. Cell biology and molecular basic of denitrification. Microbiol.

Mol. Biol. Rev., 61(4). pp 533-616.

Trang web

http://tailieu.xulymoitruong.com/tai-lieu-ebooks ) ngày 10/12/2011.

http://baigiang.violet.vn/present/show?entry_id=2846309 ngày 18/12/2011



PHỤ LỤCPhụ lục 1: Các hình ảnh thí nghiệm

3

1

5

6

7

3 4

5

6 9

8

1 2

3 4

6 9

5 7 8



1: Bố trí thí nghiệm 1

2: Chuẩn bị vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng TN4; Pseudomonas stutzeri dòng

D3b, Bacillus subtilis dòng DTT.001L, Pseudomonas.sp dòng CTH.013L cho thí

nghiệm 1


4: Chuẩn bị vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b, Bacillus subtilis dòng

DTT.001L cho thí nghiệm 2

5 : Nước thải chăn nuôi heo trước khi xử lý

6: Nước thải chăn nuôi heo sau khi xử lý


8: Nước rỉ rác trước khi xử lý

9: Nước rỉ rác sau khi xử lý

Phụ lục 2: Kết quả

1. Thí nghiệm 1

Bảng 15: Hàm lượng ammonium của nước rỉ rác trong các nghiệm thức

theo thời gian ở thí nghiệm 1

Nghiệm thức * 0 giờ 24 giờ 48 giờ 72 giờ 96 giờ 120 giờ

NT1 764,1 755,7 697,9 624,2 633,4 434,8

NT2 764,1 615,6 246,0 149,5 101,1 54,9

NT3 764,1 373,8 80,3 34,1 16,1 5,1

NT4 764,1 368,9 73,5 33,7 15,1 4,1NT5 764,1 443,5 174,8 57,1 27,6 6,1NT6 764,1 334,7 104,8 55,2 37,2 19,2

CV=5,43LSD.01(TT)= 25,87

*Trung bình 3 lần lặp lại.

NT1 = Đối chứng; NT2 = Sục khí; NT3 = TN4 + Sục khí; NT4 = D3b + Sục khí; NT5 =




Bảng 16: Hàm lượng ammonium của nước rỉ rác trong các nghiệm

thức ở thí nghiệm 1

Nghiệm thức* Hàm lượng ammonium (mg/l)

NT1 629,2NT2 233,4NT3 101,9NT4 99,1NT5 141,8NT6 110,2

LSD.01 = 11,57

Bảng 17: Hàm lượng ammonium của nước rỉ rác theo thời gian ở thí

nghiệm 1

Thời gian Hàm lượng ammonium (mg/l)

24 giờ 482,0448 giờ 116,3272 giờ 41,0196 giờ 13,38120 giờ 12,25

LSD.01 = 10,56

Bảng 18: Hàm lượng phosphate của nước rỉ rác trong các nghiệm thức


Nghiệm thức* 0 giờ 24 giờ 48 giờ 72 giờ 96 giờ 120 giờ

NT1 19,1 18,5 16,1 12,6 12,6 13,4

NT2 19,1 4,0 5,3 7,3 15,2 18,1NT3 19,1 5,8 9,2 15,3 21,6 22,1NT4 19,1 5,4 8,4 13,8 22,3 22,0NT5 19,1 1,3 3,9 8,6 14,7 17,4NT6 19,1 2,7 4,3 12,7 16,3 17,6

CV=10,67LSD.01 (TT) = 2,85





ở thí nghiệm 1

Nghiệm thức* Hàm lượng phosphate(mg/l)NT1 14,6NT2 10,0NT3 14,8NT4 14,4NT5 9,2NT6 10,7

LSD.01 = 1,27

Bảng 20: Hàm lượng phosphate của nước rỉ rác theo thời gian ở thí

nghiệm 1

Thời gian Hàm lượng phosphate(mg/l)24 giờ 14,648 giờ 10,072 giờ 14,896 giờ 14,4120 giờ 9,2

10,7

LSD.01 = 1,16

Bảng 21: Hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo trong các

nghiệm thức theo thời gian ở thí nghiệm 1


NT1 359,4 324,7 354,7 291,2 243,8 189,7NT2 359,4 219,8 143,6 76,9 35,3 17,1NT3 359,4 137,8 78,0 26,8 5,7 8,3NT4 359,4 81,3 45,3 15,0 2,4 5,8NT5 359,4 83,1 45,3 15,2 1,4 7,4NT6 359,4 139,3 100,9 58,8 20,8 12,6

CV=7,87LSD.01 (TT) = 15,85





nghiệm thức ở thí nghiệm 1

Nghiệm thức* Hàm lượng ammonium (mg/l)NT1 280,9NT2 98,7NT3 51,4NT4 30,1NT5 30,3NT6 64,6

LSD.01 = 7,09

Bảng 23: Hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi theo thời gian

ở thí nghiệm 1

Thời gian Hàm lượng ammonium (mg/l)24 giờ 164,348 giờ 59,272 giờ 24,096 giờ 13,0120 giờ 7,6

LSD.01 = 6,47

Bảng 24: Hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo trong các



NT1 60,8 58,8 56,3 46,9 32,3 31,1NT2 60,8 15,4 19,1 27,8 24,4 31,2NT3 60,8 14,6 22,8 32,6 30,9 34,7NT4 60,8 14,2 22,1 32,6 28,2 33,5NT5 60,8 13,8 21,7 30,6 23,9 21,9NT6 60,8 14,2 21,7 33,8 29,9 28,9

CV=4,38LSD.01 (TT) = 2,70




Bảng 25: Hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo trong

các nghiệm thức ở thí nghiệm 1

Nghiệm thức* Hàm lượng ammonium (mg/l)NT1 45,1NT2 23,6NT3 27,1NT4 26,1NT5 22,4NT6 25,7

LSD.01 = 1,21

Bảng 26: Hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo trong

các nghiệm thức theo thời gian ở thí nghiệm

Thời gian Hàm lượng ammonium (mg/l)24 giờ 21,848 giờ 9,472 giờ 3,296 giờ 3,8120 giờ 3,7

LSD.01 = 1,1

2. Thí nghiệm 2

Bảng 27: Hàm lượng ammonium của nước rỉ rác trong các nghiệm thức

theo thời gian của nước rỉ rác ở thí nghiệm 2

Nghiệm thức * 0 giờ 6 giờ 24 giờ 48 giờ 72 giờNT1 288 172,7 98,9 69,1 44,5NT2 288 69,2 13,1 0,6 0,7NT3 288 70,6 42,8 30,5 22,5NT4 288 70,1 0,8 0,6 0,6NT5 288 68,9 32,6 21,4 19,7

CV(%)=10,08LSD.01(TT)=9,48


NT1 : D3b + DTT.001.L + để yên ; NT2 : D3b + DTT.001.L + sục khí liên tục ; NT3 : D3b +DTT.001.L + sục khí 6 giờ; NT4 : D3b + DTT.001.L + sục khí 6 giờ + 1ml acid acetic + sục khí tiếp;NT5 : D3b + DTT.001.L + sục khí 6 giờ + 1ml acid acetic + để yên



Bảng 28: Hàm lượng ammonium của nước rỉ rác trong các nghiệm thức của

nước rỉ rác ở thí nghiệm 2


NT1 96,29NT2 20,91NT3 41,63NT4 18,01NT5 35,65

LSD.01 = 4,73

Bảng 29: Hàm lượng ammonium của nước rỉ rác theo thời gian của nước rỉ

rác ở thí nghiệm 2


6 giờ 90,3124 giờ 37,6548 giờ 24,4472 giờ 17,61

LSD.01 = 4,23



Nghiệm thức * 0 giờ 6 giờ 24 giờ 48 giờ 72 giờ

NT1 20,1 19,9 16,2 13,7 14,4

NT2 20,1 13,2 6,3 7,5 7,4

NT3 20,1 13,6 10,5 9,5 9,7NT4 20,1 13,4 3,4 3,7 3,6

NT5 20,1 13,3 10,1 10,3 10,7

CV (%) = 5,71

LSD.01(TT)=1,33





ở thí nghiệm 2

Nghiệm thức * Hàm lượng ammonium (mg/l)

NT1 16,05NT2 8,59NT3 10,81NT4 6,03NT5 11,12

LSD.01 = 0,66

Bảng 32: Hàm lượng phosphate của nước rỉ rác theo thời gian ở thí

nghiệm 2


6 giờ 14,6824 giờ 9,3048 giờ 8,9372 giờ 9,16

LSD.01 = 0,59



Nghiệmthức * 0 giờ 6 giờ 24 giờ 48 giờ 72 giờNT1 402 382,1 349,5 334,8 292,8

NT2 402 340,4 125,6 3,9 0,7

NT3 402 340,2 316,4 271,0 250,1

NT4 402 346,7 102,3 3,7 0,4NT5 402 339,0 266,0 205,9 185,0

CV (%) = 4,28

LSD.01(TT)=1,07







NT1 339,78NT2 117,67NT3 294,44NT4 113,29NT5 248,96

LSD.01 = 10,53

Bảng 35: Hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo theo thời

gian ở thí nghiệm 2


6 giờ 349,6924 giờ 231,9848 giờ 163,8572 giờ 145,79

LSD.01 = 9,42



Nghiệm thức * 0 giờ 6 giờ 24 giờ 48 giờ 72 giờ

NT1 58 54,2 44,5 43,7 44,2

NT2 58 33,1 9,9 10,5 10,1

NT3 58 34,5 11,6 11,5 11,5

NT4 58 34,2 8,7 8,9 9,2

NT5 58 35,9 11,1 10,1 10,6

CV (%) = 5,99LSD.01(TT) = 2,96






Nghiệm thức * Hàm lượng ammonium (mg/l)

NT1 46,65NT2 15,92NT3 17,29NT4 15,26NT5 16,90

LSD.01 = 1,48

Bảng 38: Hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo theo thời

gian ở thí nghiệm 2


6 giờ 38,3824 giờ 17,1648 giờ 16,9672 giờ 17,11

LSD.01 = 1,33

3. Thí nghiệm 3

Bảng 39: Hàm lượng ammonium của nước rỉ rác (mg/l)

Thời điểm Đối chứng vi khuẩn

Thời điểm 0 giờ 587 533Thời điểm 24 giờ 952 666Thời điểm 48 giờ 741 435Thời điểm 72 giờ 576 316Thời điểm 96 giờ 613 307Thời điểm 120 giờ 742 220Thời điểm 144 giờ 576 121Thời điểm 168 giờ 425 115Thời điểm 192 giờ 386 48Thời điểm 216 giờ 233 11



Bảng 40: Hàm lượng phosphate của nước rỉ rác (mg/l

Bảng 41: Hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi heo (mg/l)

Thời điểm Đối chứng vi khuẩnThời điểm 0 giờ 855 760Thời điểm 24 giờ 1650 911Thời điểm 48 giờ 1193 512Thời điểm 72 giờ 1101 425Thời điểm 96 giờ 1104 328Thời điểm 120 giờ 1172 325Thời điểm 144 giờ 954 168Thời điểm 168 giờ 787 151Thời điểm 192 giờ 691 113Thời điểm 216 giờ 467 77

Bảng 42: Hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo (mg/l)





Phụ lục 3: Kết quả thống kê

1. Kết quả phân tích thống kê ANOVA của thí nghiệm 1

a. Kết quả phân tích thống kê về hàm lượng ammonium của nước rỉ rác

ANOVA

F bảng

Nguồn biến động df SS MS F tính 5% 1%

NT 29 5161500,7 177982,8 1254,32 1,65 2,03

Vi khuẩn 5 3215742,9 643148,6 4532,55 2,37 3,34

Thời gian 4 1741126,4 435281,6 3067,62 2,52 3,86

Tương tác 20 204631,38 10231,57 72,11 1,75 2,21

Sai số 60 8513,7296 141,8955

Tổng 89 5170014,4

b. Kết quả phân tích thống kê về hàm lượng phosphate của nước rỉ rác

ANOVA

F bảng


NT 29 3534,833 121,8908 70,90 1,65 2,03

Vi khuẩn 5 503,943 100,7886 58,63 2,37 3,34

Thời gian 4 2101,301 525,3254 305,58 2,52 3,86

Tương tác 20 929,5888 46,47944 27,04 1,75 2,21

Sai số 60 103,1476 1,719126

Tổng 89 3637,981



c. Kết quả phân tích thống kê về hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi

heo

ANOVA

F bảng


NT 29 920480,9 31740,72 596,1682 1,65 2,03

Vi khuẩn 5 686688,1 137337,6 2579,536 2,37 3,34

Thời gian 4 196205,6 49051,4 921,305 2,52 3,86

Tương tác 20 37587,23 1879,361 35,29899 1,75 2,21

Sai số 60 3194,473 53,24122

Tổng 89 923675,4

d. Kết quả phân tích thống kê về hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo

ANOVA

F bảng


NT 29 10553,03 363,8975 236,22 1,65 2,03

Vi khuẩn 5 5275,572 1055,114 684,91 2,37 3,34

Thời gian 4 1428,115 357,0287 231,76 2,52 3,86

Tương tác 20 3849,339 192,467 124,94 1,75 2,21

Sai số 60 92,43033 1,540506

Tổng 89 10645,46



2. Kết quả thống kê ANOVA của thí nghiệm 2

a. Kết quả phân tích thống kê về hàm lượng ammonium của nước rỉ rác

ANOVA

F bảng

Nguồn biếnđộng df SS MS F tính 5% 1%

NT 19 105091,8 5531,147 301,3716 1,84 2,37

Vi khuẩn 4 48086,57 12021,64 655,0145 2,61 3,83

Thời gian 3 48834,2 16278,07 886,9312 2,84 3,83

Tương tác 12 8171,024 680,9186 37,10072 2,01 2,66

Sai số 40 734,1299 18,35325

Tổng 59 105825,9

b. Kết quả phân tích thống kê về hàm lượng phosphate của nước rỉ rác

ANOVA

F bảng

Nguồn biếnđộng df SS MS F tính 5% 1%

NT 19 1086,837 57,20195 158,4271 1,84 2,37

Vi khuẩn 4 658,953 164,7382 456,2606 2,61 3,83

Thời gian 3 347,9432 115,9811 321,2223 2,84 3,83

Tương tác 12 79,94087 6,661739 18,45041 2,01 2,66

Sai số 40 14,44247 0,361062

Tổng 59 1101,28



c. Kết quả phân tích thống kê về hàm lượng ammonium của nước thải chăn nuôi

heo

ANOVA

F bảng


NT 19 1048213 55169,1 605,9215 1,84 2,37

Vi khuẩn 4 510549,6 127637,4 1401,84 2,61 3,83

Thời gian 3 383848,9 127949,6 1405,269 2,84 3,83

Tương tác 12 153814,5 12817,87 140,7785 2,01 2,66

Sai số 40 3641,997 91,04992

Tổng 59 1051855

d. Kết quả phân tích thống kê về hàm lượng phosphate của nước thải chăn nuôi heo

ANOVA

F bảng


NT 19 14327,18 754,0623 418,4966 1,84 2,37

Vi khuẩn 4 8850,686 2212,671 1228,009 2,61 3,83

Thời gian 3 5107,143 1702,381 944,8034 2,84 3,83

Tương tác 12 369,3557 30,77964 17,08237 2,01 2,66

Sai số 40 72,07346 1,801836

Tổng 59 14399,26

