MỞ ĐẦU Ô nhiễm nƣớc thải hiện nay đang ở mức báo động. Ô nhiễm nƣớc là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý – hoá học– sinh học của nƣớc, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nƣớc trở nên độc hại với con ngƣời và sinh vật. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hƣởng thì ô nhiễm nƣớc là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất. Xử lý nƣớc thải trƣớc hết nhằm mục đích cải thiện điều kiện vệ sinh môi trƣờng sống của con ngƣời và xa hơn nhằm duy trì cân bằng sinh thái, tạo điều kiện phát triển bền vững lâu dài cho loài ngƣời.
Thành phần gây ô nhiễm trong nƣớc thải, xét về khía cạnh tác động gây hại và giải pháp công nghệ xử lý, có thể chia thành ba nhóm chính: nhóm chất hữu cơ có khả năng sinh hủy, nhóm có thành phần dinh dƣ ng và nhóm loại h p chất hóa học nguy hiểm trong đó việc xử lý ô nhiễm từ nhóm thành phần dinh dƣ ng đƣ c quan tâm hơn cả. Thành phần dinh dƣ ng gây ô nhiễm hầu hết là h p chất nitơ. Sự thâm nhập của các h p chất này vào nƣớc gây ra hiện tƣ ng ph dƣ ng, th c đẩy tảo và các loại thủy thực vật phát triển mạnh khó kiểm soát về mật độ. Hiện tƣ ng bùng nổ tảo dẫn đến khi tảo chết hàng loạt trong thời gian ngắn, chìm xuống đáy, tiếp tục bị phân hủy trong tình trạng yếm khí thay đổi điều kiện sống (pH, oxi hoà tan) là những tác nhân gây khó khăn, thậm chí là môi trƣờng không thể sống đối với nhiều loài thuỷ, động vật.
Nhiều các giải pháp kỹ thuật đƣ c sử dụng để xử lý nƣớc thải đã và đang đƣ c sử dụng trong các điều kiện khác nhau. Mỗi giải pháp kỹ thuật đều có những ƣu, nhƣ c điểm riêng. Hiện nay việc xử lý nƣớc thải nói chung và nƣớc thải ni tơ nói riêng theo hƣớng áp dụng các kỹ thuật sinh học đƣ c ch trọng phát triển do ch ng có tính bền vững, thích nghi với nhiều điều kiện trong tự nhiên, đáp ứng đƣ c mục tiêu bảo vệ nguồn nƣớc, tiết kiệm năng lƣ ng, hóa chất vừa thu nhận và tiết kiệm đƣ c nguồn tài nguyên, phù h p với phƣơng pháp luận “công nghệ xanh”. Nƣớc thải chăn nuôi là loại nƣớc thải có hàm lƣ ng các h p chất ni tơ cao.
Việc áp dụng phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng con đƣờng vi sinh vật 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com còn góp phần tái sử dụng và thu hồi chất dinh dƣ ng từ phế thải. Vì vậy, ch ng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu phân lập các chủng vi sinh vật chuyển hoá ni tơ, tạo biofilm và kết hợp với vật liệu mang trong xử lý nước thải chăn nuôi. Với nội dung nghiên cứu nhƣ sau: Phân lập và lựa chọn các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa amoni, nitrite và đánh giá sự hình thành biofilm của các chủng vi khuẩn này khi kết h p và không kết h p với vật liệu mang. Phân lập các chủng có khả năng phản nitrate hóa Nghiên cứu điều kiện sinh trƣởng của các chủng vi khuẩn đã đƣ c lựa chọn Định danh các chủng vi khuẩn đã đƣ c lựa chọn Mục tiêu của nghiên cứu Phân lập và tuyển chọn đƣ c các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải nitơ (oxy hóa amoni, nitrite, phản nitrate hóa) Tối ƣu đƣ c điều kiện nuôi cấy thích h p và đánh giá khả năng tạo biofilm.
Định danh đƣ c các chủng vi khuẩn có khả năng phân giải nitơ đồng thời có khả năng tạo biofilm. Tính mới của nghiên cứu Đã đóng góp và phát hiện đƣ c hệ gen vi sinh vật chuyển hóa nitơ, tạo biofilm từ nƣớc thải chăn nuôi tại Bắc Ninh Đã nghiên cứu đƣ c các điều kiện tối ƣu của môi trƣờng trong việc chuyển hóa và tạo màng. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. T nh trạng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc hiện nay ở Việt Nam và Thế giới 1.
Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc. Hiện nay, ô nhiễm môi trƣờng là vấn đề đang đƣ c quan tâm không chỉ ở Việt Nam mà còn ở nhiều quốc gia trên thế giới. Nƣớc thải là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng hiện nay. Ô nhiễm nguồn nƣớc không chỉ ảnh hƣởng đến môi trƣờng sống của con ngƣời, mà còn ảnh hƣởng đến đa dạng sinh học, đến môi trƣờng sống của các loài động, thực vật trên trái đất.
Theo báo cáo môi trƣờng Quốc gia năm 2010 của Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng, từ năm 2007 đến năm 2009, ô nhiễm môi trƣờng nƣớc mặt ở tất cả các chỉ số đều vƣ t quá tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 08:2008/BTNMT. Các chỉ số COD, BOD đều vƣ t quá tiêu chuẩn từ 5 đến 10 lần. Hàm lƣ ng NH4+ trong môi trƣờng nƣớc bềmặt của sông Nhuệ, sông Đáy và sông Cầu đều vƣ t quy chuẩn cho phép QCVN 08:2008/BTNMT cho nƣớc mặt phù h p với việc bảo tồn động thực vật thủy sinh là là 0,2 mg/l. Năm 2009, hàm lƣ ng NH4+ trong nƣớc sông Nhuệ đo tại Cự Đà trên 10 mg/l vƣ t quá tiêu chuẩn 50 lần, sông Đáy đo tại Cầu Hoàng 3 mg/l vƣ t quátiêu chuẩn 15 lần, sông Cầu đo tại Thái Nguyên trên 22 mg/l vƣ t quá tiêu chuẩn 110 lần [2].
Theo Mulder, lƣ ng h p chất nitơ trong chuỗi thức ăn là 15 kg/ngƣời/năm, một phần trong đó đƣ c con ngƣời tiêu thụ, phần lớn đƣ c thải ra ngoài môi trƣờng. Tính theo đầu ngƣời, mỗi ngƣời thải ra 4,75 kg nitơ một năm. Lƣ ng nitơ trong nƣớc thải chiếm 30% lƣ ng nitơ tiêu thụ [41]. Nƣớc thải ở các đô thị chủ yếu ở dạng nitơ hữu cơ và amoni, trong đó 60% ở dạng hữu cơ và 40% ở trạng thái amoni.
Ở Mỹ, hàm lƣ ng nitơ có trong nƣớc thải phụ thuộc vào số dân và lƣu lƣ ng nƣớc thải hằng ngày. Lƣ ng nitơ thải vào nguồn nƣớc trung bình là 16g/ngƣời/ngày. Hàm lƣ ng và các loại h p chất chứa nitơ thay đổi trong từng loại nƣớc thải khác nhau. Hàm lƣ ng nitơ trong nƣớc thải thƣờng dao động trong khoảng 20 đến 85 mg/l trong đó nitơ ở dạng h p chất hữu cơ trung bình từ 8 đến 35 mg/l, hàm lƣ ng N-NH3 từ 12 đến 50 mg/l [26].
3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ô nhiễm nƣớc thải chăn nuôi Nƣớc thải chăn nuôi là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nƣớc. Ônhiễm nƣớc thải chăn nuôi đặc trƣng là ô nhiễm hữu cơ, hàm lƣ ng nitơ, photpho cao và vi sinh vật gây bệnh, hàm lƣ ng nitơ tổng số nằm trong khoảng từ 512 đến 594 mg/l, trong đó N- NH3 trong nƣớc thải từ 304 đến 471 mg/l, hàm lƣ ng photpho tổng số dao động trong khoảng từ 13,8 đến 62 mg/l [6]. Trong những năm qua, mô hình chăn nuôi l n đã tạo nguồn thu nhập chính của nhiều hộ nông dân, đem lại nguồn thu nhập cũng nhƣ đóng góp vào sự phát triển kinh tế, cải thiện đời sống cho nhân dân địa phƣơng.
Chăn nuôi l n tập trung hiện nay ở nƣớc ta đã và đang phát triển mạnh cả về số lƣ ng trang trại, quy mô cũng nhƣ chất lƣ ng con giống. Qua kiểm tra thực tế kiểm tra nhiều các trang trại, gia trại nằm xen kẽ trong các khu dân cƣ, có quỹ đất nhỏ hẹp không đủ diện tích xây dựng các công trình bảo vệ môi trƣờng đảm bảo xử lý chất thải, nƣớc thải đạt tiêu chuẩn cho phép, không đảm bảo khoảng cách vệ sinh đến khu dân cƣ gây ô nhiễm môi trƣờng trầm trọng, ảnh hƣởng đến đời sống, sinh hoạt của ngƣời dân xung quanh. Trong số các trang trại chăn nuôi tập trung và các hộ gia đình chăn nuôi quy mô lớn đang hoạt động, mặc dù đã đầu tƣ xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải bằng hệ thống hầm Biogas, qua lắng lọc sau đó thải ra môi trƣờng, hoặc chất thải chăn nuôi đƣ c xử lý bằng đệm lót sinh học. Tuy nhiên các biện pháp này chỉ giảm thiểu ô nhiễm khi số đàn gia s c gia cầm vừa đủ, nƣớc thải sau xử lý vẫn có nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt là khi các cơ sở không tuân thủ quy trình sản xuất, quy trình vận hành hệ thống xử lý chất, nƣớc thải đƣ c xả thẳng ra cống rãnh, ao hồ, sông suối.
Nhiều công trình nghiên cứu trong nƣớc đã điều tra tình hình chăn nuôi và đƣa ra một số giải pháp xử lý về chuồng trại, xử lý nƣớc thải bằng biogas gi p giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng. Theo kết quả nghiên cứu tại Việt Nam cho thấy kết quả xác định nồng độ khí độc tại chuồng trại nông nghiệp. Nồng độ NH3:0,94 mg/m3; H2S: 0,38 mg/m3; CO: 6,7 mg/m3; NO2- 0,25 mg/m3; SO2: 0,45mg/m3so với TCVN 5938-95; 5937-95 nồng độ này cao hơn mức cho phép từ 2-3 lần. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Theo Cục chăn nuôi (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn), mỗi năm ngành chăn nuôi gia s c, gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn chất thải.
Các chất này thƣờng xuyên không đƣ c xử lý ổn định đã gây ra ô nhiễm môi trƣờng trầm trọng. Ngoài ra trong nƣớc thải chăn nuôi còn có các vi sinh vật, các bào tử nấm, giun sán… Đây là nguyên nhân gây ra các bệnh về đƣờng hô hấp, tiêu hóa. Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã cảnh báo, nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách sẽ ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe con ngƣời vật nuôi. Không những thế, ô nhiễm môi trƣờng còn phát sinh dịch bệnh nhƣ lở mồm long móng, bệnh tai xanh gây tổn thất cho ngành chăn nuôi.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của dân số, rác thải sinh hoạt ngày một gia tăng. Ở Việt Nam, phƣơng pháp xử lý rác thải chính vẫn là sử dụng các hố chôn lấp. Nƣớc rỉ rác từ các hố chôn lấp tại khu xử lý rác thải gây ảnh hƣởng rất lớn đến đời sống của ngƣời dân xung quanh, gây ô nhiễm nguồn nƣớc mặt và nƣớc ngầm quanh khu vực. Trong nƣớc thải rỉ rác chứa rất nhiều thành phần độc hại khác nhau trong đó đặc biệt là hàm lƣ ng chất hữu cơ cao.