Recovery of palm oil wastewater through application of bacteria consortium at sri andal lestari factory south sumatra indonesia

Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn xử lý nước thải dầu cọ tại nhà máy Sri Andal Lestari, Indonesia. Giải pháp phục hồi tài nguyên, bảo vệ môi trường bền vững.

• Tác giả: Ilham Mulawarman
• Người hướng dẫn: Prof Nguyen The Hung
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Environmental Science and Management
• Đề tài: Recovery of Palm Oil Wastewater Through Application of Bacteria Consortium at Sri Andal Lestari Factory South Sumatra Indonesia
• Loại tài liệu: Thesis
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thai Nguyen

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGMENT
• 1. TABLE OF CONTENTS
• 1.1. ACKNOWLEDGMENT
• 1.2. LIST OF FIGURES
• 1.3. LIST OF TABLES
• 1.4. Research Question and Hypotheses
• 1.5. Significance of study
• 1.6. Palm Oil Mill Effluent (POME)
• 1.7. Palm Oil Mill History
• 1.8. Palm oil mill plantation
• 1.9. Palm oil mill process
• 1.10. Palm oil mill effluent
• 1.11. Palm oil mill effluent management
• 1.12. Palm oil mill effluent process
• 1.13. Palm oil mill effluent recovery
• 1.14. Consortium bacteria for recovery water effluent of palm oil mill
• 1.15. Bacteria for degrade palm oil mill effluent
• 1.16. Some bacteria for degraded palm oil mill effluent
• 1.17. How bacteria degraded effluent
• 1.18. How to formulate bacteria for consortium
• 1.19. Time and Place
• 1.20. Instruments and Materials
• 1.21. Character of bacteria consortium
• 1.22. Consortium bacteria changing the visual color and odor of pome
• 1.23. The standard main parameter to standard water parameters
• 1.24. Parameter observation protocol
• 1.25. The charteristics of bacteria consortium colony by fenotip observation and morphology
• 2. RESULTS AND DISCUSSION
• 2.1. Morphology of Bacteria
• 2.2. The visual of characters
• 2.3. Recovery water index after treated by bacteria consortium
• 3. LIST OF FIGURES
• 4. LIST OF TABLES

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xử Lý Nước Thải Dầu Cọ Tại Sao Cần Thiết

Ngành công nghiệp dầu cọ đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Indonesia, đặc biệt là khu vực Nam Sumatra, nơi có nhà máy Sri Andal Lestari. Tuy nhiên, quá trình sản xuất dầu cọ tạo ra một lượng lớn nước thải dầu cọ (POME) gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nước thải dầu cọ chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, dầu mỡ, gây ảnh hưởng tiêu cực đến nguồn nước và hệ sinh thái. Việc xử lý nước thải dầu cọ hiệu quả là yêu cầu cấp thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp này và bảo vệ môi trường. Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn tại nhà máy Sri Andal Lestari là một giải pháp đầy hứa hẹn để giải quyết vấn đề này. POME thường được tạo ra trong quá trình chiết xuất dầu, rửa và làm sạch. Nó chứa khoảng 95-96% nước, 0.7% dầu và 4-5% chất rắn (Bala et al, 2014).

1.1. Tác Động Môi Trường Từ Ô Nhiễm Nước Thải Dầu Cọ

Ô nhiễm nước thải dầu cọ gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, bao gồm suy giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh và phát thải khí nhà kính. Hàm lượng COD (Chemical Oxygen Demand) và BOD (Biological Oxygen Demand) cao trong nước thải làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước, gây nguy hại cho các loài sinh vật sống dưới nước. Bên cạnh đó, dầu mỡ trong nước thải có thể gây tắc nghẽn cống rãnh và ô nhiễm đất. Theo Winanti và cộng sự (2019), COD trong POME có thể lên tới 57.400 mg/l và BOD là 25.000 mg/l. Mức độ này vượt xa tiêu chuẩn cho phép.

1.2. Tiềm Năng Của Vi Khuẩn Trong Xử Lý Sinh Học Nước Thải

Xử lý sinh học nước thải sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải. Vi khuẩn xử lý nước thải dầu cọ có khả năng phân hủy các chất hữu cơ, dầu mỡ và các chất ô nhiễm khác, giúp làm giảm hàm lượng COD, BOD và TSS (Total Suspended Solids) trong nước thải. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí thấp, thân thiện với môi trường và có thể áp dụng cho các nhà máy sản xuất dầu cọ có quy mô khác nhau. Theo nghiên cứu của Bala et al. (2015), các chủng vi khuẩn như Bacillus cereus có thể giảm đáng kể TSS và dầu mỡ trong POME.

II. Nghiên Cứu Ứng Dụng Vi Khuẩn Xử Lý Nước Thải Dầu Cọ Tại Indonesia

Nghiên cứu tại nhà máy Sri Andal Lestari ở Indonesia đã tập trung vào việc ứng dụng vi khuẩn xử lý nước thải để giảm thiểu ô nhiễm do nước thải dầu cọ gây ra. Mục tiêu của nghiên cứu là xác định các chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải, đánh giá hiệu quả xử lý của vi khuẩn và đề xuất quy trình ứng dụng vi khuẩn vào thực tế sản xuất. Việc lựa chọn nhà máy Sri Andal Lestari làm địa điểm nghiên cứu là do đây là một trong những nhà máy sản xuất dầu cọ lớn ở khu vực, với lượng nước thải phát sinh đáng kể. Nghiên cứu này nhằm mục đích tìm ra giải pháp xử lý nước thải dầu cọ hiệu quả, chi phí thấp và thân thiện với môi trường cho các nhà máy tương tự ở Indonesia.

2.1. Phương Pháp Nghiên Cứu Phân Lập và Xác Định Vi Khuẩn

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân lập và xác định vi khuẩn từ các ao chứa nước thải dầu cọ của nhà máy. Các chủng vi khuẩn được phân lập trên môi trường thạch dinh dưỡng (NA media) và được xác định bằng các phương pháp sinh hóa và hình thái học. Các đặc điểm hình thái của khuẩn lạc như màu sắc, hình dạng, độ cao, đường viền, kích thước, độ trong suốt, cấu trúc bề mặt và sắc tố được quan sát và ghi lại. Hai chi vi khuẩn chính được xác định là Pseudomonas và Bacillus. Pseudomonas là vi khuẩn Gram âm, hình que, khuẩn lạc tròn, độ cao lồi thấp, đường viền nhẵn, kích thước trung bình, trong mờ, cấu trúc nhầy và sắc tố màu vàng. Bacillus là vi khuẩn Gram dương, hình dạng đều đặn, độ cao phẳng, đường viền nguyên vẹn, hình que dài, hình dạng giống tre, cấu trúc thô ráp và sắc tố màu trắng.

2.2. Đánh Giá Hiệu Quả Xử Lý Giảm COD BOD Và Thay Đổi Cảm Quan

Hiệu quả xử lý nước thải dầu cọ bằng vi khuẩn được đánh giá thông qua việc đo lường các chỉ số COD, BOD và các đặc tính cảm quan (màu sắc, mùi, độ đục) của nước thải trước và sau khi xử lý. Kết quả cho thấy rằng việc ứng dụng vi khuẩn đã làm giảm đáng kể hàm lượng COD và BOD trong nước thải, đồng thời cải thiện các đặc tính cảm quan. Ví dụ, mùi hôi của nước thải đã giảm đáng kể sau 6 ngày xử lý bằng vi khuẩn. Trước khi xử lý BOD là 11.400 mg/L thì sau khi xử lý giảm còn 746 mg/L. pH từ 4 lên 6.

III. Vai Trò Của Vi Khuẩn Pseudomonas Và Bacillus Trong Xử Lý POME

Nghiên cứu đã xác định hai chi vi khuẩn chính là Pseudomonas và Bacillus đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý sinh học nước thải dầu cọ. Cả hai chi vi khuẩn này đều có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp trong nước thải, giúp làm giảm hàm lượng COD và BOD. Pseudomonas là vi khuẩn Gram âm hiếu khí, có khả năng phân hủy nhiều loại hợp chất hữu cơ khác nhau, bao gồm cả dầu mỡ. Bacillus là vi khuẩn Gram dương có khả năng tạo bào tử, giúp chúng có thể tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt và tiếp tục hoạt động khi điều kiện trở nên thuận lợi. Việc kết hợp cả hai chi vi khuẩn này trong quá trình xử lý nước thải có thể mang lại hiệu quả cao hơn.

3.1. Cơ Chế Phân Hủy Chất Ô Nhiễm Của Vi Khuẩn Pseudomonas

Pseudomonas có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ thông qua nhiều cơ chế khác nhau, bao gồm quá trình oxy hóa, khử và thủy phân. Vi khuẩn này có thể sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và cacbon để sinh trưởng và phát triển. Một số loài Pseudomonas còn có khả năng sản xuất các enzyme ngoại bào giúp phân hủy các hợp chất phức tạp thành các chất đơn giản hơn, dễ dàng bị phân hủy tiếp theo. Một số loại enzyme mà Pseudomonas sản xuất như cellulase, amylase... giúp phân hủy cellulose và tinh bột trong nước thải dầu cọ.

3.2. Đặc Tính Ưu Việt Của Vi Khuẩn Bacillus Trong Môi Trường Xử Lý

Bacillus có khả năng tạo bào tử giúp chúng có thể tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, pH thấp và thiếu oxy. Điều này rất quan trọng trong môi trường nước thải dầu cọ, nơi có nhiều biến động về điều kiện môi trường. Bacillus cũng có khả năng sản xuất nhiều loại enzyme khác nhau, giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp. Khả năng thích ứng và tồn tại trong môi trường khắc nghiệt của Bacillus làm cho chúng trở thành một thành phần quan trọng trong hệ vi sinh vật xử lý nước thải.

IV. Tối Ưu Hóa Quy Trình Xử Lý Nước Thải Dầu Cọ Bằng Vi Khuẩn

Để đạt được hiệu quả xử lý nước thải dầu cọ tối ưu bằng vi khuẩn, cần tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn, bao gồm pH, nhiệt độ, dinh dưỡng và nồng độ oxy. Nghiên cứu cũng đề xuất việc bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi khuẩn để tăng cường khả năng phân hủy các chất ô nhiễm. Việc kiểm soát pH và nhiệt độ trong quá trình xử lý cũng rất quan trọng để đảm bảo vi khuẩn hoạt động tốt nhất. Thiết kế bể aerotank giúp vi khuẩn có đầy đủ oxy.

4.1. Ảnh Hưởng Của pH Và Nhiệt Độ Đến Hoạt Động Của Vi Khuẩn

pH và nhiệt độ là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn. Mỗi loài vi khuẩn có một khoảng pH và nhiệt độ tối ưu để sinh trưởng và phát triển. pH quá cao hoặc quá thấp có thể ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn. Nhiệt độ quá cao có thể làm biến tính các enzyme của vi khuẩn, trong khi nhiệt độ quá thấp có thể làm chậm quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Do đó, cần kiểm soát pH và nhiệt độ trong khoảng tối ưu cho các loài vi khuẩn được sử dụng trong quá trình xử lý nước thải.

4.2. Bổ Sung Dinh Dưỡng Cho Vi Khuẩn Để Tăng Cường Hiệu Quả Xử Lý

Vi khuẩn cần các chất dinh dưỡng như cacbon, nitơ, phốt pho và các nguyên tố vi lượng để sinh trưởng và phát triển. Nước thải dầu cọ có thể không cung cấp đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi khuẩn. Do đó, việc bổ sung các chất dinh dưỡng này có thể giúp tăng cường khả năng phân hủy các chất ô nhiễm của vi khuẩn. Các chất dinh dưỡng có thể được bổ sung dưới dạng các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ.

4.3 Ứng Dụng Bể Aerotank Giải Pháp Cung Cấp Oxy Cho Vi Khuẩn

Bể aerotank là một hệ thống xử lý nước thải sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất ô nhiễm. Trong bể aerotank, không khí được sục vào liên tục để cung cấp oxy cho vi sinh vật, giúp chúng hoạt động hiệu quả hơn. Bể aerotank thường được sử dụng trong xử lý nước thải dầu cọ để tăng cường khả năng phân hủy các chất hữu cơ và giảm hàm lượng COD, BOD trong nước thải.

V. Phân Tích Chi Phí Và Lợi Ích Của Xử Lý Nước Thải Dầu Cọ Bằng Vi Khuẩn

So với các phương pháp xử lý nước thải truyền thống, việc ứng dụng vi khuẩn có thể mang lại nhiều lợi ích về chi phí và hiệu quả. Chi phí đầu tư và vận hành hệ thống xử lý bằng vi khuẩn thường thấp hơn so với các phương pháp hóa lý hoặc hóa học. Ngoài ra, phương pháp này cũng thân thiện với môi trường hơn, không tạo ra các chất thải độc hại. Tuy nhiên, cần đánh giá kỹ lưỡng các yếu tố như chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành, hiệu quả xử lý và tuổi thọ của hệ thống để đưa ra quyết định phù hợp.

5.1. So Sánh Chi Phí Với Các Phương Pháp Xử Lý Truyền Thống

Các phương pháp xử lý nước thải truyền thống như keo tụ, tạo bông, lắng, lọc và khử trùng có thể tốn kém hơn so với xử lý sinh học bằng vi khuẩn. Chi phí cho hóa chất, năng lượng và nhân công vận hành có thể làm tăng đáng kể tổng chi phí xử lý. Trong khi đó, xử lý sinh học thường ít tốn kém hơn về năng lượng và hóa chất, đồng thời có thể tận dụng các nguồn tài nguyên tự nhiên.

5.2. Lợi Ích Về Môi Trường Và Tính Bền Vững Của Phương Pháp Sinh Học

Xử lý sinh học bằng vi khuẩn là một phương pháp thân thiện với môi trường, không tạo ra các chất thải độc hại. Các sản phẩm phụ của quá trình xử lý có thể được sử dụng làm phân bón hoặc nguồn năng lượng tái tạo. Ngoài ra, phương pháp này cũng giúp giảm thiểu phát thải khí nhà kính và bảo vệ nguồn nước. Sử dụng các vi khuẩn bản địa trong quá trình xử lý POME cũng giúp bảo tồn sự đa dạng sinh học của môi trường.

VI. Tương Lai Của Ứng Dụng Vi Khuẩn Trong Xử Lý Nước Thải Dầu Cọ

Nghiên cứu về ứng dụng vi khuẩn trong xử lý nước thải dầu cọ đang tiếp tục phát triển, với nhiều hướng đi tiềm năng như: Nghiên cứu các chủng vi khuẩn mới có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm khó phân hủy; Phát triển các hệ thống xử lý nước thải tích hợp, kết hợp nhiều phương pháp xử lý khác nhau để đạt hiệu quả cao hơn; Ứng dụng công nghệ gen để cải thiện khả năng phân hủy của vi khuẩn. Với những tiến bộ này, hy vọng rằng xử lý nước thải dầu cọ sẽ trở nên hiệu quả hơn, tiết kiệm chi phí hơn và thân thiện với môi trường hơn.

6.1. Nghiên Cứu Phát Triển Các Chủng Vi Khuẩn Mới Hiệu Quả Hơn

Các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu và phát triển các chủng vi khuẩn mới có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm khó phân hủy trong nước thải dầu cọ. Các chủng vi khuẩn này có thể được phân lập từ các môi trường tự nhiên hoặc được tạo ra thông qua các kỹ thuật di truyền. Việc tìm kiếm và phát triển các chủng vi khuẩn mới là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

6.2. Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Tích Hợp Giải Pháp Toàn Diện

Các hệ thống xử lý nước thải tích hợp kết hợp nhiều phương pháp xử lý khác nhau, chẳng hạn như xử lý sinh học, hóa lý và hóa học, để đạt được hiệu quả cao hơn. Các hệ thống này có thể được thiết kế để xử lý nhiều loại chất ô nhiễm khác nhau, đồng thời giảm thiểu chi phí và tác động môi trường. Việc phát triển và ứng dụng các hệ thống xử lý nước thải tích hợp là một xu hướng quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước thải.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Palm Oil Mill Effluent (POME) là một trong những nguồn ô nhiễm môi trường nghiêm trọng tại các khu vực trồng và chế biến dầu cọ, đặc biệt ở các tỉnh như Nam Sumatra, Indonesia. Với diện tích trồng dầu cọ lên đến khoảng 1,1 triệu ha tại Nam Sumatra, lượng POME phát sinh hàng năm rất lớn, chứa hàm lượng chất hữu cơ cao với chỉ số COD lên đến 42.240 mg/L và BOD khoảng 11.400 mg/L, vượt xa tiêu chuẩn cho phép xả thải ra môi trường. POME có màu sắc đậm đặc, mùi hôi nồng nặc và pH thấp (khoảng 4), gây ảnh hưởng tiêu cực đến nguồn nước và hệ sinh thái xung quanh.

Nghiên cứu này nhằm mục tiêu chính là ứng dụng consortium vi khuẩn để xử lý và phục hồi chất lượng nước thải POME tại nhà máy Sri Andal Lestari, Nam Sumatra, Indonesia. Cụ thể, nghiên cứu tập trung vào việc đặc trưng consortium vi khuẩn phân hủy POME, quan sát sự thay đổi đặc tính trực quan của nước thải sau xử lý, và đánh giá khả năng phục hồi các chỉ số chất lượng nước như pH, COD, BOD về mức tiêu chuẩn. Thời gian nghiên cứu kéo dài 3 tháng, từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2020, tại phòng thí nghiệm Nematology, Đại học Sriwijaya và nhà máy chế biến dầu cọ SAL.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các giải pháp sinh học thân thiện môi trường, giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao hiệu quả quản lý nước thải trong ngành công nghiệp dầu cọ, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sinh học môi trường và công nghệ xử lý nước thải sinh học, trong đó:

• Lý thuyết consortium vi khuẩn: Consortium là sự phối hợp của nhiều chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy các thành phần hữu cơ phức tạp trong POME, tận dụng khả năng enzym đa dạng để xử lý hiệu quả hơn so với vi khuẩn đơn lẻ.

• Mô hình xử lý sinh học nước thải: Sử dụng vi sinh vật để giảm các chỉ số ô nhiễm như COD, BOD thông qua quá trình oxy hóa sinh học và chuyển hóa các chất hữu cơ thành các sản phẩm ít độc hại hơn.

• Khái niệm chính:

  • Chemical Oxygen Demand (COD): lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ trong nước thải.
  • Biological Oxygen Demand (BOD): lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải.
  • pH: chỉ số đo độ axit hoặc kiềm của nước thải.
  • Đặc tính hình thái vi khuẩn: hình dạng, màu sắc, cấu trúc thuộc tính của các chủng vi khuẩn trong consortium.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu POME được lấy từ bể chứa nước thải của nhà máy Sri Andal Lestari, Nam Sumatra, Indonesia.

• Phương pháp phân tích:

  • Vi khuẩn được phân lập từ POME bằng phương pháp đĩa thạch dinh dưỡng (Nutrient Agar) và thạch tryptic soy agar (TSA).
  • Quan sát hình thái vi khuẩn qua các đặc điểm như hình dạng, màu sắc, độ dày, cấu trúc bề mặt, và nhuộm Gram để xác định chủng.
  • Xử lý POME bằng consortium vi khuẩn với các nồng độ khác nhau (0 ml, 5 ml, 10 ml) trong bình Erlenmeyer 750 ml.
  • Đo các chỉ số pH, COD, BOD, màu sắc và mùi hôi của nước thải trước và sau xử lý theo tiêu chuẩn ISO và quy trình của nhà máy.
  • Thiết kế thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhóm xử lý và 3 lần lặp lại.
  • Thời gian nghiên cứu: 3 tháng (tháng 3 - tháng 7/2020).

• Cỡ mẫu: Mẫu POME được lấy định kỳ hàng tuần, tổng cộng quan sát 2 lần chính trong quá trình xử lý.

• Lý do lựa chọn phương pháp: Phương pháp sinh học sử dụng consortium vi khuẩn được ưu tiên do tính hiệu quả cao trong việc phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp, thân thiện môi trường và chi phí thấp so với các phương pháp hóa học hoặc vật lý truyền thống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm hình thái consortium vi khuẩn: Hai chi vi khuẩn chính được phân lập là Pseudomonas (Gram âm, hình tròn, màu vàng, kết cấu nhớt) và Bacillus (Gram dương, hình tròn, màu trắng, kết cấu thô). Colony trên môi trường TSA phát triển nhanh với kích thước trung bình 0,2 mm.

2. Thay đổi mùi hôi POME sau xử lý: Mùi hôi giảm rõ rệt trong 6 ngày xử lý. Ở nồng độ 10 ml consortium, mùi giảm từ mức 6 (rất mạnh) xuống còn 1 (gần như không mùi). Nhóm đối chứng (0 ml) không có sự thay đổi đáng kể, vẫn giữ mùi rất mạnh (5,67).

3. Thay đổi màu sắc POME: Màu nước thải chuyển từ đỏ đậm sang đỏ nhạt, thể hiện sự phân hủy các hợp chất hữu cơ màu trong POME. Sự thay đổi màu sắc rõ rệt nhất ở nồng độ 10 ml consortium sau 3 ngày.

4. Phục hồi các chỉ số chất lượng nước:

   • pH tăng từ 4 lên 6, gần đạt mức trung tính, phù hợp với tiêu chuẩn xả thải.
   • COD giảm từ 42.240 mg/L xuống còn khoảng 510 mg/L, giảm hơn 98%.
   • BOD giảm từ 11.400 mg/L xuống còn khoảng 746 mg/L, giảm hơn 93%.
   • Nhóm đối chứng không có sự cải thiện đáng kể về các chỉ số này.

Thảo luận kết quả

Sự phối hợp của hai chi vi khuẩn Pseudomonas và Bacillus trong consortium đã tạo ra hiệu quả phân hủy cao nhờ khả năng enzym đa dạng, giúp xử lý các thành phần hữu cơ phức tạp trong POME. Việc giảm mùi hôi và màu sắc cho thấy quá trình oxy hóa và chuyển hóa các hợp chất gây ô nhiễm diễn ra hiệu quả. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trước đây về khả năng xử lý POME bằng vi khuẩn đa chủng, đồng thời vượt trội hơn so với việc sử dụng vi khuẩn đơn lẻ.

Biểu đồ thể hiện sự giảm dần của mùi hôi theo thời gian và nồng độ consortium có thể minh họa rõ ràng hiệu quả xử lý. Bảng số liệu so sánh các chỉ số pH, COD, BOD trước và sau xử lý cũng làm nổi bật sự cải thiện chất lượng nước thải.

Việc nâng pH từ 4 lên 6 giúp giảm tính axit của nước thải, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình sinh học tiếp theo và giảm tác động xấu đến môi trường. Mức giảm COD và BOD đạt được gần với tiêu chuẩn xả thải quốc tế, cho thấy tiềm năng ứng dụng thực tiễn của consortium vi khuẩn trong xử lý POME.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng consortium vi khuẩn trong xử lý nước thải POME tại các nhà máy dầu cọ: Khuyến khích các nhà máy triển khai công nghệ sinh học này để giảm thiểu ô nhiễm, cải thiện chất lượng nước thải, hướng tới tiêu chuẩn môi trường trong vòng 6 tháng.

2. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho công nhân và quản lý nhà máy: Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật xử lý sinh học và lợi ích của consortium vi khuẩn nhằm tăng cường hiệu quả vận hành, dự kiến thực hiện trong 3 tháng đầu tiên.

3. Xây dựng hệ thống giám sát và đánh giá chất lượng nước thải định kỳ: Thiết lập quy trình kiểm tra pH, COD, BOD hàng tháng để đảm bảo hiệu quả xử lý và kịp thời điều chỉnh quy trình, thực hiện liên tục trong suốt quá trình vận hành.

4. Nghiên cứu mở rộng consortium vi khuẩn với các chủng vi sinh vật khác: Tăng cường nghiên cứu để phát triển consortium đa dạng hơn, nâng cao khả năng xử lý các thành phần ô nhiễm phức tạp, dự kiến trong vòng 1 năm tiếp theo.

5. Khuyến khích hợp tác giữa các viện nghiên cứu và doanh nghiệp: Tạo điều kiện cho việc chuyển giao công nghệ và ứng dụng thực tiễn, thúc đẩy phát triển bền vững ngành công nghiệp dầu cọ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và kỹ sư môi trường tại nhà máy dầu cọ: Nghiên cứu cung cấp giải pháp xử lý nước thải hiệu quả, giúp họ áp dụng công nghệ sinh học để giảm thiểu ô nhiễm và tuân thủ quy định môi trường.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học môi trường, vi sinh vật học: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng consortium vi khuẩn trong xử lý nước thải công nghiệp, đồng thời cung cấp phương pháp nghiên cứu và phân tích chi tiết.

3. Cơ quan quản lý môi trường và chính sách: Thông tin trong luận văn hỗ trợ xây dựng các chính sách, tiêu chuẩn xử lý nước thải phù hợp với thực tế và công nghệ hiện đại.

4. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực công nghệ xử lý nước thải: Cung cấp cơ sở khoa học để phát triển sản phẩm và dịch vụ xử lý nước thải sinh học, mở rộng thị trường và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Consortium vi khuẩn là gì và tại sao lại hiệu quả hơn vi khuẩn đơn lẻ?
   Consortium vi khuẩn là sự phối hợp của nhiều chủng vi khuẩn khác nhau, mỗi chủng có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ khác nhau. Sự đa dạng enzym giúp xử lý hiệu quả hơn các thành phần phức tạp trong POME so với vi khuẩn đơn lẻ.

2. Thời gian xử lý POME bằng consortium vi khuẩn là bao lâu?
   Nghiên cứu cho thấy hiệu quả giảm mùi hôi và cải thiện các chỉ số chất lượng nước rõ rệt sau 6 ngày xử lý, với sự thay đổi đáng kể về COD và BOD trong vòng 30-60 ngày.

3. Các chỉ số COD và BOD giảm bao nhiêu phần trăm sau xử lý?
   COD giảm từ khoảng 42.240 mg/L xuống còn 510 mg/L, tương đương giảm hơn 98%. BOD giảm từ 11.400 mg/L xuống còn 746 mg/L, tương đương giảm hơn 93%.

4. Có cần bổ sung thêm hóa chất trong quá trình xử lý không?
   Phương pháp sử dụng consortium vi khuẩn là sinh học, không cần bổ sung hóa chất độc hại, giúp bảo vệ môi trường và giảm chi phí vận hành.

5. Phương pháp này có thể áp dụng cho các nhà máy dầu cọ khác không?
   Có, consortium vi khuẩn có thể được điều chỉnh và áp dụng rộng rãi cho các nhà máy dầu cọ có đặc điểm nước thải tương tự, tuy nhiên cần khảo sát đặc thù từng nhà máy để tối ưu hiệu quả.

Kết luận

• Consortium vi khuẩn gồm hai chi Pseudomonas và Bacillus được phân lập thành công từ POME tại nhà máy Sri Andal Lestari, Nam Sumatra.
• Việc xử lý POME bằng consortium vi khuẩn làm giảm đáng kể mùi hôi, màu sắc và các chỉ số ô nhiễm như COD (giảm >98%) và BOD (giảm >93%).
• pH nước thải được nâng từ 4 lên 6, gần đạt tiêu chuẩn xả thải, góp phần bảo vệ môi trường.
• Phương pháp sinh học này thân thiện môi trường, chi phí thấp và có thể áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dầu cọ.
• Đề xuất triển khai áp dụng công nghệ consortium vi khuẩn trong xử lý nước thải POME tại các nhà máy, đồng thời nghiên cứu mở rộng consortium để nâng cao hiệu quả xử lý.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các nhà máy dầu cọ áp dụng consortium vi khuẩn trong vòng 6 tháng tới, đồng thời phối hợp nghiên cứu phát triển consortium đa chủng nhằm tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY ILHAM MULAWARMAN RECOVERY OF PALM OIL WASTEWATER THROUGH APPLICATION OF BACTERIA CONSORTIUM AT SRI ANDAL LESTARI FACTORY SOUTH SUMATRA INDONESIA Study Mode : Full-Time Major : Environmental Science and Management Faculty : Advanced Education Program Batch : 2016-2020 THAI NGUYEN, JUNE 2022 1 DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Degree Program Bachelor of Environmental Science and Management Student name Ilham Mulawarman Student ID DTN 1554290050 Recovery of Palm Oil Wastewater Through Application of Thesis Title Bacteria Consortium at Sri Andal Lestari Factory South Sumatra Indonesia Dr. Supervisor Prof Nguyen The Hung Abstract: Recovery of palm oil wastewater through application of bacteria consortium at Sri Andal Lestari factory South Sumatra Indonesia. The objecstudy's objectives were to characterize the bacteria consortium recovery oil palm mill wastewater, observe the changing of visual characteristics of recovery palm oil mill wastewater after the application of the bacteria consortium, and oil palm mill wastewater into standard water parameters. The research methodology were the isolated consortium bacteria from palm oil wastewater pond by plating on dish and followed visual observation on bacteria coloni such as color, shape, elevation, margin, size, appearance, optical property, texture, and pigmentation shape.

The visual of wastewater after being treated by bacteria observed in the jar bottle and erlenmeyer including color, odours, and turbidity. Recovery water index after being treated by bacteria consortium noted by measurement such pH, chemical oxygen demand (COD) and biological oxygen demand (BOD).The result showed that there were two genus of bacteria such as Pseudomonas and Bacillus. the first Pseudomonas was gram-negative, circular single colony, low convex of elevation, smooth margin, medium size, translucent in optical property, mucoid texture, yellow colony pigmentation, and thin long-rods cell. The second genus was Bacillus, which was gram positive, regular shape, flat elevation, entire margin, thin long-rods, bamboo appearance, property optical property, the texture rough, and white pigmentation.

In 6 days, there were 3 comparisons of concentration in (ml). First day, entire samples of odor were extremely strong. In day 3 the sample was declined, 10 ml treatment was the most significant decreased from 6 to 4.67 in average (strong), and control or 0 ml concentration no change at all. For the last observation in day 6 found that there were changing of all concentration.

0 ml/control decrease to (5.67) very strong, 5 ml number was 3 (distinct), and 10 ml decreased to 1. COD pre-treated was 42. Before treatment BOD was 11.400 mg/L to 746 mg/L. pH fro 4 to 6.

The consortium bacteria Pseudomonas sp and Bacillus sp were able to degrade palm oil mill effluent. Keywords Bacteria Consortium, Parameter, BOD, COD, NA Media, Palm Oil Mill Wastewater, Palm Oil Mill Effluent (POME), Bacillus, Pseudomonas. Number of page 40 pages Date of 4th of June 2022 submission 2 ACKNOWLEDGMENT All Praise be to Allah Subhanawata’ala the creator of the earth for the gracious mercy and tremendous blessing that enables me to accomplish this thesis entitled: Recovery of Palm Oil Wastewater in Palm Oil Mill Through Application of Bacteria Consortium at Sri Andal Lestari (SAL) Factory South Sumatra Indonesia. And to the honorable majesty Prophet Muhammad, may we all get intercession from him.

Appreciation and thanks to Mr. who has given his best to be my supervisor and a beloved mother Dr. Nurul Aryanti, MP. who has put all her love, affection, and attention to moral as well as the material.

I also thank dr. Rido Mulawarman, dr. Monica Trifriana and Hisham Mulawarman who really care about my study and gave me uncountable advice May Allah always bestow grace, health, gift, and blessings in the world and in the hereafter. Appreciation and thanks to Mr.

Prof Nguyen The Hung, I feel honored and proud that you as the vice director of Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry and the director of AEP is willing to accommodate me as your guidance student. Especially Pak Hamdan, who helped me a lot in collecting the data and I have learned so many things about how the process of wastewater recovery at the factory. Lastly, a massive thanks to Ica, Dicky, and Rian who were always beside me during study at the university, I hope Allah will show us the way to a bright future which as shine as the great people. Importantly, we can bring the knowledge that we have learnt from the university to become a useful person for the country, nation, community, and religion.

Thai Nguyen, June, 19th, 2023 Sincerely ILHAM MULAWARMAN 3 TABLE OF CONTENTS ACKNOWLEDGMENT. 3 LIST OF FIGURES. 6 LIST OF TABLES. Research Question and Hypotheses.

Significance of study. Palm Oil Mill Effluent (POME). Palm Oil Mill History. Palm oil mill plantation.

Palm oil mill process. Palm oil mill effluent. Palm oil mill effluent management. Palm oil mill effluent process.

Palm oil mill effluent recovery. Consortium bacteria for recovery water effluent of palm oil mill. Bacteria for degrade palm oil mill effluent. Some bacteria for degraded palm oil mill effluent.

How bacteria degraded effluent. How to formulate bacteria for consortium. Time and Place. Instruments and Materials.

Character of bacteria consortium. Consortium bacteria changing the visual color and odor of pome. The standard main parameter to standard water parameters. Parameter observation protocol.

The charteristics of bacteria consortium colony by fenotip observation and morphology :. RESULTS AND DISCUSSION. Morphology of Bacteria. The visual of characters.

Recovery water index after treated by bacteria consortium. 46 5 LIST OF FIGURES Figure 1. Unit operations in typical palm oil mill ……………………………… Figure 2. The isolated colony bacteria consortium from palm oil mill effluent (POME) Figure 3.

The odor assessment after treated with three different concentration of bacteria consortium Figure 4. The treated pome with the bacteria consortium 6 LIST OF TABLES Table 1. The Research Progress of Recovery Palm Oil Effluent Mill at SAL Factory …. The parameter recovery of pome after treated with consortium bacteria……………… Table 3.

Quality of Raw POME, pre-treated POME and Treated POME……. Research Rationale South Sumatra Province is located at 1°- 4° South Latitude and 102°-106° East. This province has a wet tropical climate with average rainfall ranging from 1 - 650 mm per year. The average of air temperature ranges from 26.4°C, while the humidity is between 72% - 89%.

The temperature and the humidity of the region are suitable for palm oil plantations. Therefore, palm oil has been grown by some plantation companies. Hence, the government is encouraged to establish South Sumatra province as one of the big palm oil mill areas in Indonesia. The total area of oil palm plantations in South Sumatra reaches 1.1 million hectares, both managed by private and public companies (BPS, 2018).

Elaeis guineensis Jacq or palm oil is categorized as coconut (the Cocos). The genus Elaeis was named after Jacquin in 1763 who gave it to palm trees. Elaeis comes from the Greek word Elaion, which means oil, and the specific name guineensis indicates that Jacquin assigned it to the Guinea coast. The African and American oil palms, Elaeis guineensis and E.

Oleifera, are now the only two recognised species of Elaeis. WesselBoer (1965) renamed the third species, previously known as Barcella odora, Elaeis odora; it is not farmed, and little is known about it. The genetic distance 8 between E. odora and the other two species of Elaeis was similar (Corley & Tinker, 2015).

Palm oil fruit is usually found in the tropic area which is located at altitudes of down to 1600 feet above sea level. Furthermore, it contains a high number of carotenoids (pigments found in plants and animals) that give their red color and major characteristics of glycerides (Oktafor, 2015). The process of palm oil fruit or better known as fruit fresh bunch (FFB) in mill is covered through sterilization, threshing, digestion and pressing (Foong,. FFB is processed by mills into crude palm oil (CPO) and palm karnel oil (PKO), those are transformed to make some derivative products such as cooking oil, margarine, oleo-chemical, detergents, and cosmetics.

Currently, some countries have utilized it as feedstock for their energy supply from biofuels (Rifai et al. However, before the derivative product it will be shown the process of CPO which start from the sterilization process, sterilizing FFB is using steam for cooking the fruits. Through this process, the heat enters into the pericarp FFBs and makes certain chemical changes physically for the good oil. This is also for the inactivation of lipase enzyme to kill the unnecessary microorganisms such as free fatty acid.

The threshing station used to separate the palm fruits from palm bunches efficiently with a strong vibration by beating the fruit. Maintain the oil losses and karnel losses at below the recommended level, this provides a well-distributed beating area on the fruit. Digestion is the process of separating the palm oil in the fruit into breaking down of the oil-bearing cells. The digester is from a cylindrical vessel fitted rotating shaft carrying out a number of beaters.

Through the action of the rotating beater arms, the fruit is pounded. Forth, to apply in extracting oil from digested material there are 2 methods, first it can be 9 employed as mechanical presses so-called the “dry” method, and another system is “wet” method uses hot water to leach out the oil (Wampe, 2015). Palm oil mill produces several kinds of effluent both solid and liquid. the main liquid effluent is palm oil mill effluent (POME) (Winanti et al.

Pome is mostly produced in the mill during oil extraction, washing, and cleaning process, and it contains cellulose material, fat, oil, and grease. Then with the percentage mixed of 95- 96% water, 0.7% oil, and 4-5% solid (Bala et al, 2014). It is greatly polluting because that contains the chemical oxygen demand (COD) and chemical oxygen demand (COD) are both high (COD) are both high (Hadiyanto et al. One-ton empty fruit bunch (EFB) could produce approximately 0.8 m3 the effluent/POME.

Usually, the temperature of effluent that runout from the process is high, ranging between 70o– 80o C. Furthermore, the pH around 4. The Total Suspended Solid (TSS) ranges 0.55 g/liter, COD (Chemical Oxygen Demand) is about 57.400 mg/liter (Winanti et al., 2019), BOD (Biological oxygen Demand) with the amount 25.000 mg/liter, then 4.000 mg/liter of oil and grease (Bala et al. Based on the water quality classification of Al-Diwaniyah Sewage Treatment Plant, in order to assess the effluent, the wastewater is categorized into 6 groups from excellent water amount to very polluted water, this unit is in mg/liter.

Firstly, <50 mg/L means excellent, 50 – 100 mg/L is good. However, 100 – 200 mg/L imply as poor, 200 – 300 mg/L as well as very poor, and there is the value that already contaminated with the amount of 300 – 400 mg/L, then the last one is very polluted approximately >400 mg/L. Furthermore, from the standard values of parameters of the effluent which 10 according IQS said that the normally the standard of COD is 100 mg/L, with BOD about 40 mg/L, and TSS is about 60 mg/L. Those amount are the standard of the good quality of water (Khudair et al., 2018) There are several methods to recover the water effluent in palm oil mill.

(Wafti et al., 2017) state that activated carbon (AC) can be used and that has been successfully applied in wastewater industry which clean the effluent. Then, chemical-biological sedimentation, coagulation-flocculation, solvent extraction, and membrane technology had been applied to solve this problem. However, they reported an unexpected result. The bacteria are the microorganisms that could have a significant impact on removing COD and changing in nutrient, pH, temperature, and have pollutant concentration that have been widely used for environmental safety from environmental pollution (Nwuche et al.