Luận án tiến sĩ: Ứng dụng vi sinh vật bản địa trong xử lý nước thải giết mổ gia súc tập trung

Luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật bản địa xử lý nước thải giết mổ gia súc tập trung, hướng tới giải pháp bền vững và hiệu quả.

Trường đại học

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Chuyên ngành

Công nghệ sinh học

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận án tiến sĩ

2017

143
3
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan về vi sinh vật bản địa và xử lý nước thải giết mổ gia súc

Nghiên cứu tập trung vào vi sinh vật bản địa và khả năng ứng dụng của chúng trong xử lý nước thải giết mổ gia súc. Nước thải giết mổ chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, đặc biệt là nitơ, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Các phương pháp xử lý sinh học được đánh giá là hiệu quả nhất trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm này. Vi sinh vật bản địa được phân lập từ môi trường tự nhiên có khả năng thích nghi cao và xử lý hiệu quả các chất hữu cơ trong nước thải giết mổ. Nghiên cứu này nhằm phát triển chế phẩm vi sinh từ các chủng vi sinh vật bản địa để áp dụng vào thực tế.

1.1. Hiện trạng nước thải giết mổ gia súc

Nước thải giết mổ gia súc có đặc tính ô nhiễm cao, chứa nhiều chất hữu cơ, vi khuẩn gây bệnh và mùi hôi. Tại Việt Nam, hầu hết các cơ sở giết mổ nhỏ lẻ không có hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, dẫn đến việc xả thải trực tiếp ra môi trường. Điều này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng và môi trường sống. Việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ xử lý nước thải phù hợp là cấp thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực này.

1.2. Phương pháp xử lý sinh học

Xử lý sinh học là phương pháp hiệu quả để loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải giết mổ. Các vi sinh vật xử lý nước có khả năng phân hủy chất hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật bản địa có khả năng xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm trong nước thải giết mổ. Các chủng này được đánh giá dựa trên khả năng sinh trưởng, phát triển và hiệu suất xử lý COD, TN.

II. Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật bản địa

Quá trình phân lập và tuyển chọn vi sinh vật bản địa được thực hiện từ các mẫu nước thải giết mổ. Các chủng vi sinh vật được đánh giá dựa trên khả năng phân hủy chất hữu cơ và sinh trưởng trong điều kiện hiếu khí. Ba chủng vi sinh vật được tuyển chọn có khả năng xử lý hiệu quả nước thải giết mổ, đặc biệt là giảm nhanh chỉ số COD và TN. Các chủng này cũng có khả năng tạo bùn hoạt tính kết lắng thuận lợi, giúp rút ngắn thời gian xử lý.

2.1. Phương pháp phân lập vi sinh vật

Các mẫu nước thải giết mổ được thu thập từ các cơ sở giết mổ tại Hà Nội. Quá trình phân lập vi sinh vật được thực hiện bằng phương pháp truyền thống và sinh học phân tử. Các chủng vi sinh vật được đánh giá dựa trên khả năng sinh trưởng và phát triển trong môi trường giàu chất hữu cơ. Các chủng có khả năng phân hủy chất hữu cơ mạnh được tuyển chọn để nghiên cứu sâu hơn.

2.2. Đánh giá hiệu suất xử lý

Các chủng vi sinh vật được tuyển chọn được đánh giá hiệu suất xử lý nước thải giết mổ thông qua các thí nghiệm quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy, các chủng này có khả năng giảm nhanh chỉ số COD và TN trong nước thải giết mổ. Hiệu suất xử lý COD đạt 94-97%, trong khi hiệu suất xử lý TN đạt 80-90%. Điều này chứng tỏ tiềm năng ứng dụng của các chủng vi sinh vật này trong thực tế.

III. Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật trong xử lý nước thải

Chế phẩm vi sinh vật được tạo ra từ các chủng vi sinh vật bản địa đã tuyển chọn. Chế phẩm này được thử nghiệm trên quy mô phòng thí nghiệm và quy mô hiện trường 20 m3/ngày. Kết quả cho thấy, chế phẩm có khả năng xử lý hiệu quả nước thải giết mổ, đạt tiêu chuẩn xả thải loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT. Quá trình vận hành hệ thống xử lý ổn định chỉ sau 2 tuần, chứng tỏ tính khả thi của giải pháp này trong thực tế.

3.1. Thử nghiệm quy mô phòng thí nghiệm

Chế phẩm vi sinh vật được thử nghiệm trên quy mô phòng thí nghiệm với các bình 5L và 35L. Kết quả cho thấy, chế phẩm có khả năng xử lý hiệu quả nước thải giết mổ, giảm nhanh chỉ số COD và TN. Quá trình lắng bùn diễn ra nhanh chóng, giúp rút ngắn thời gian xử lý. Điều này chứng tỏ tiềm năng ứng dụng của chế phẩm trong thực tế.

3.2. Thử nghiệm quy mô hiện trường

Chế phẩm vi sinh vật được thử nghiệm trên mô hình xử lý pilot ngoài hiện trường với quy mô 20 m3/ngày. Kết quả cho thấy, chế phẩm có khả năng xử lý hiệu quả nước thải giết mổ, đạt tiêu chuẩn xả thải loại B. Quá trình vận hành hệ thống ổn định chỉ sau 2 tuần, chứng tỏ tính khả thi của giải pháp này trong thực tế.

01/03/2025
Luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật bản địa để xử lý nước thải trong giết mổ gia súc tập trung

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng giết mổ gia súc 1.1 Hiện trạng quy trình giết mổ và nguồn phát thải chất thải trong quá trình giết mổ gia súc Hiện tại ở Việt Nam đang tồn tại đồng thời 2 kiểu giết mổ là giết mổ thủ công (dạng phân tán hay tập trung) và giết mổ quy mô công nghiệp. Đối với các cơ sở giết mổ tập trung, gia súc được tập trung và giết mổ tại cơ sở này sau đó mang sản phẩm đi tiêu thụ. Quy trình giết mổ tại các cơ sở tập trung này thường là giết mổ có tính thủ công (cơ sở giết mổ tập trung cho các hộ gia đình thuê địa điểm để giết mổ) và số lượng gia súc giết mổ đối với từng hộ gia đình là không nhiều. Quy trình giết mổ trâu, bò tại các cơ sở giết mổ tập trung phương pháp thủ công được minh họa trong hình 1.1 Trâu bò đang sống Thu mua Nước thải: chứa máu, mỡ, Nước tạp chất, BOD, COD,.

cao Giết mổ CTR: lông, phân,. Than Khí thải: khí than chứa bụi, CO, SO2, NOx,. Muối, Vôi Muối da Xương Thịt Nước Sơ chế thải Bán sản xuất Tiêu thụ thức ăn & đồ mỹ nghệ Bán. Sơ đồ minh họa quy trình giết mổ trâu, bò thủ công [12] Trâu, bò được thu mua từ nhiều nguồn, sau đó nhốt tạm trước khi giết mổ.

Thông thường thời gian giết mổ diễn ra vào ban đêm. Quá trình giết mổ được các thợ lò mổ thực 4 hiện ngay trên sàn xi măng qua các công đoạn: làm ngất trâu, bò; dội rửa sạch bằng nước giếng khoan; cắt dời chân; lột da; lấy tiết khỏi ổ bụng; dóc – tách riêng thịt và xương; nội tạng được chuyển đến khu riêng để làm sạch. Sau đó, phân loại ra ba nhóm chính: (i) thịt được lọc riêng: mang đi tiêu thụ trực tiếp; (ii) xương: dùng làm nguyên liệu sản xuất độ mỹ nghệ và một phần được cung cấp cho các nhà hàng, hoặc sản xuất thức ăn cho lợn, gà,.; (iii) da: ngâm vôi, ngâm muối, sau đó đem bán cho các cơ sở có nhu cầu. Nội tạng được làm sạch và bán, một phần lòng không ăn được có cơ sở thu mua riêng và sử dụng vào mục đích tái chế thức ăn gia súc, thức ăn cho cá.

Quy trình giết mổ gia súc đang được áp dụng tại các cơ sở giết mổ tập trung thủ công được thể hiện trên hình 1. Nguồn phát sinh xả thải của từng khâu trong quá trình giết mổ được thể hiện trên hình 1. Sơ đồ quy trình giết mổ trâu, bò, lợn theo phương pháp bán thủ công [12] 5 Các nguồn phát sinh nước thải trong hoạt động giết mổ gia súc: nước rửa chuồng nhốt tạm, nước nóng cạo lông, nước làm nội tạng và nước rửa thịt, nước rửa sàn [31, 46, 82]. Lượng nước dùng cho quá trình giết mổ phụ thuộc vào đối tượng giết mổ, phương pháp giết mổ và lượng nước sử dùng dao động từ 1- 8,3 m3 [35,38,92,83] và lượng nước sử dụng cũng phụ thuộc vào từng quốc gia theo báo cáo của Masse và cộng sự (2000) ở Canada lượng nước dùng cho giết mổ 1 con lợn là 90 – 140 L [67], Tritt và cộng sự (1992) [92] báo cáo lượng nước dùng cho giết mổ ở Đức là 200 – 600 L/con đối với lợn và 1000 – 1500 L/con đối với giết mổ trâu bò, theo Dương Thị Thu Hằng và cộng sự báo cáo lượng nước dùng trong giết mổ lợn ở Việt Nam là 370 – 750 L/con [3].

Lượng nước thải ra chiếm hơn 80% lượng nước sử dụng [46,43].2 Đặc tính nước thải và nguồn thải ngành giết mổ gia súc Nước thải của các cơ sở giết mổ gia súc thường bị ô nhiễm do các thành phần hữu cơ như máu, mỡ, protein, nitơ, photpho, các chất tẩy rửa và chất bảo quản thực phẩm. Đối với các lò giết mổ gia súc không có chế biến thịt thì thịt tươi sau khi mổ được vận chuyển ngay ra khỏi cơ sở đến nơi tiêu thụ (chợ, cơ sở chế biến thực phẩm) nên hầu như không có chất bảo quản (kho lạnh), do đó trong nước thải các chất tẩy rửa ít (chủ yếu dùng để tẩy trùng dụng cụ, vệ sinh nhà xưởng). Nồng độ cao các chất ô nhiễm chứa trong nước thải thường có nguồn gốc từ chất thải là máu trong khâu cắt tiết, phanh bụng, rửa sàn và từ khâu làm lòng. Trong nước thải có chứa hợp chất hữu cơ cao, chất béo, dầu mỡ và hợp chất nitơ (protein, acid amin) [40],[37].

Máu là nguyên nhân chính dẫn đến hàm lượng nitơ trong nước thải tăng cao và máu cũng là thành phần hữu cơ ô nhiễm chính trong nước thải giết mổ. Trong đó hàm lượng COD 1000 – 10.000 mg/L, BOD5 1000 – 8000 mg/L, TN 100 – 800 mg/L, TP 20 – 100 mg/L và chất béo 20 – 400 mg/L [75,59,95,74,58,47]. Theo tính toán, khoảng 6,8 kg máu/gia súc đưa vào nước thải sẽ tương đương với 2,25 – 3,0 kg BOD5/1000 kg LWK (LWK là tổng khối lượng thịt giết mổ trong một đơn vị thời gian quy định). Lượng máu mất đi tương đương với tải lượng BOD5 sinh ra là 7,4 – 15 kg/1000kg Kg LWK [25, 27, 46].

Nên việc hạn chế hay loại bỏ máu ra khỏi thành phần của nước thải có ý nghĩa rất quan trọng. Giảm được chi phí trong vận hành hệ thống xử lý nước thải, đồng thời máu cũng là nguồn cung cấp chế biến cho các loại thực phẩm khác. Trong nước thải giết mổ gia súc còn chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh bao gồm Salmonella và Shigella, trứng giun sán, coliform [70, 67, 95]. Khâu làm lòng là một trong các bước của lò mổ phát sinh ra một lượng lớn nước thải và chất thải rắn ô nhiễm.

Đối với loại gia súc là lợn, những chất chứa bên trong lòng 6 chiếm khoảng 6% trọng lượng sống của cơ thể (tính trung bình khoảng 6 kg/1 con lợn cân nặng 100 kg) [69,3,47]. Như vậy khâu làm lòng thải một lượng lớn chất thải rắn, ở khâu này chủ yếu là phân và thức ăn trong dạ dày do đó tách chất thải rắng riêng ở khâu này cũng rất quan trọng, giúp giảm tải chất ô nhiễm cho quá trình xử lý nước thải và cũng có thể tái sử dụng chất thải rắn, lơ lửng cho ao nuôi cá hoặc làm phụ phẩm phục vụ cho nông nghiêp [34, 38, 21]. Theo số liệu điều tra của Cục Thú y (năm 2009, có khoảng 50 đến 78% các cơ sở giết mổ có hệ thống xử lý nước thải nhưng rất đơn giản, hiệu quả xử lý thấp (trong thực tế, nên gọi đây là các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường có lẽ chính xác hơn. Nước thải giết mổ gia súc chứa nhiều loại vi trùng, virus, trứng ấu trùng giun sán gây bệnh dễ lan truyền thành dịch do tập tục ăn ốc, nghêu, rau sống.

Các vi trùng có thể kể đến như Brecella, Samonella, Leptospira, Nitrobacteria Tuberculosis,.; virus gây lở mồm long móng ; trứng giun sán ; nấm gây bệnh như Candida allican, Tricophytin sống trong nước và gây bệnh cho người. Kết quả điều tra, tổng hợp thông tin hiện trạng áp dụng công nghệ xử lý nước thải của nhóm thực hiện đề tài khi điều tra, khảo sát năm 2010 và 2011 thấp hơn tỷ lệ này). Đối với các cơ sở giết mổ nhỏ ở nông thôn diện tích đất rộng thường làm hệ thống xử lý tự chảy qua hầm kỵ khí (kiểu hầm tự hoại) hoặc túi biogas. Nước thải sau xử lý chảy ra hồ tự thấm.

Nhiều chủ cơ sở không nhận thức được sự nguy hại của chất thải lò mổ, chỉ xây hệ thống xử lý chất thải để đối phó, không vận hành, không kiểm tra, không tu bổ, sửa chữa. Kết quả phân tích 180 mẫu nước thải do Cục Thú y thực hiện cho thấy các chỉ tiêu như Coliform, E. đều vượt giới hạn cho phép, trên 30% số mẫu phát hiện Salmonella (+). Toàn bộ 100% mẫu nước thải đều không đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường (cột B) đối với các chỉ tiêu cơ bản như COD, BOD, SS, nitơ tổng số, phospho tổng số.

Lượng gây ô nhiễm cao gấp nhiều lần so với quy chuẩn cho phép. Phần lớn các cơ sở, điểm giết mổ nhỏ lẻ không được kiểm soát thú y, không được hướng dẫn giám sát, xử lý chất thải do đó gây ô nhiễm môi trường rất lớn. Lượng COD, BOD, số lượng vi sinh vật gây bệnh trong chất thải lò mổ cao không chỉ làm giảm khả năng tự làm sạch của nước, tạo ra nhiều chất khí tạo mùi như NH3, H2S gây ô nhiễm môi trường không khí xung quanh, ô nhiễm nước mặt và nước ngầm mà còn là nguyên nhân gây lan truyền mầm bệnh từ động vật sang người, gây mất an toàn vệ sinh thực phẩm, giảm sức cạnh tranh của sản phẩm động vật. Qua các nghiên cứu về hiện trạng giết mổ của các nước trên thế giới đã đưa ra được các chỉ số ô nhiễm của nguồn nước thải giết mổ gia súc được thể hiện trên bảng Bảng 1.

7 Các nghiên cứu của Việt Nam cũng đưa ra được các chỉ số ô nhiễm trong các cơ sơ giết mổ đã được các tác giả trong nước thống kế được thể hiện trên bảng 1. Đặc trưng nước thải giết mổ gia súc trên thế giới Tác giả pH BOD5 COD SS TN N-NH4 Protein mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L Đơn vị Masse, D.D và cộng sự 7,2 900 1.820 430 190 (2005) Kobya, M và công sự 7,2 11.020 (2006) [58] Batstone và cộng sự 7,2 - 8.550 381 221,5 [47] Manjunath và cộng sự 7,2 2.300 120 - (2008) [24] Budiyono và cộng sự 1,873± 3,756 1171 ± 212 ± 3,03 ± 1. Đặc trưng nước thải giết mổ gia súc trên Việt Nam [12] Xí nghiệp Cơ sở Phường Chế biến Tân Phú QCVN Xuân Chỉ tiêu Đơn vị thực phẩm I Trung 40:2011/BTN Phú (Ninh Kiều, (Củ Chi) MT (cột B) (Huế) (3) Cần Thơ) (1) (2) Độ màu Pt-Co - - 150 pH Pt-Co 7,2 ± 0,04 6,4 6,5 - 8,0 5,5 - 9 TSS mg/l 476 ± 56,97 270 484 - 512 100 1886,4 ± 940 2420 - COD mg/l 150 94,98 3200 BOD5 928,5 ± 600 925 - mg/l 50 (20oC) 12,26 1156 TN mg/l 143,5 ± 8,0 63,3 168 - 172 40 TP mg/l 24,4 ± 1,69 6,1 - 6 Amoni mg/l - 55,6 -78,2 10 PO43—P mg/l - - - Độ đục NTU - - - Tổng dầu mỡ mg/l - - 10 khoáng vi Coliform khuẩn/100 - 4,6.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật bản địa xử lý nước thải giết mổ gia súc là một tài liệu chuyên sâu về việc sử dụng các vi sinh vật có nguồn gốc địa phương để xử lý nước thải từ hoạt động giết mổ gia súc. Nghiên cứu này không chỉ đề xuất các giải pháp hiệu quả, thân thiện với môi trường mà còn giúp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước, đóng góp vào sự phát triển bền vững. Đây là một hướng tiếp cận mới, mang tính ứng dụng cao, đặc biệt phù hợp với các khu vực có hoạt động chăn nuôi và giết mổ gia súc quy mô lớn.

Để hiểu rõ hơn về các phương pháp phân tích và đánh giá chất lượng nước, bạn có thể tham khảo Luận văn thạc sĩ hóa học phân tích và đánh giá chất lượng nước giếng khu vực phía đông vùng kinh tế Dung Quất, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi. Ngoài ra, nghiên cứu về Luận văn thạc sĩ hóa học phân tích và đánh giá chất lượng nước sông Gianh tỉnh Quảng Bình cũng cung cấp những góc nhìn sâu sắc về quản lý và bảo vệ nguồn nước. Nếu bạn quan tâm đến các giải pháp nâng cao hiệu quả trong nghiên cứu, Luận văn đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả áp dụng sẽ là tài liệu hữu ích để khám phá thêm.