Kết quả xác định thời gian lắng tối ưu cho VSV phát triển

Tương ứng với các khoảng thời gian mẫu nước thải được để lắng khác nhau từ 0 đến 24 giờ, chúng tôi tiến hành xác định VSV tổng số phân giải tinh bột trong các mẫu nước thải được để lắng theo thời gian khác nhau này như đã mô tả trong phần vật liệu và phương pháp nghiên cứu. Kết quả về sự biến động về thành phần VSV tổng số trong nước thải được lấy từ hệ thống cống chung cuối làng và để lắng theo thời gian khác nhau được chỉ ra trên bảng 6.

Kết quả chỉ ra trên bảng 6 cho thấy nước thải sau các thời gian lắng khác nhau tuy không có mặt của xạ khuẩn song vẫn có thành phần VSV khá phong phú, gồm đầy đủ các loại vi khuẩn, nấm men, nấm mốc. Sự không có mặt của xạ khuẩn trong nước thải để lắng theo các thời gian khác nhau có thể được lý giải do xạ khuẩn vốn là loài VSV hiếu khí và phân bố chủ yếu trong đất, trong nước thải chúng tồn tại với số lượng rất ít; quá trình tự làm sạch của nước thải chủ yếu là do vi khuẩn, một số ít nấm men và nấm mốc, đặc biệt là vi khuẩn [16, 25]. Cũng vì nguyên nhân này mà trong xử lý nước thải người ta thường chỉ quan tâm đến vi khuẩn [16].

Kết quả được chỉ ra trong bảng 6 cũng cho thấy vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong các nhóm VSV có trong nước thải, sau đó đến nấm men và nấm mốc có số lượng ít nhất. Ngoài ra, kết quả trên bảng 6 cũng chỉ ra số lượng VSV tổng số phân giải tinh bột trong các mẫu nước thải tại thời điểm để lắng sau 0, 6, 12 giờ tăng dần, đạt cực đại tại 14 giờ (đạt 22690 x 10⁶ CFU/ml) và sau đó số lượng VSV lại giảm dần (tổng số VSV trong nước thải để lắng sau 24 giờ chỉ đạt 7960 x 10⁶ CFU/ml). Trong mẫu nước thải để lắng sau 14 giờ, số lượng vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 21050 x10⁶ CFU/ml; số lượng nấm men phân giải tinh bột đạt 1560 x 10⁶ CFU/ml, số lượng nấm mốc phân giải tinh bột đạt 80 x 10⁶ CFU/ml. Do tại thời điểm để lắng sau 14 giờ, nước thải có tổng số VSV phân giải tinh bột là cao nhất nên chúng tôi chọn thời gian để lắng tối ưu là 14 giờ. Các hình 7A, 7B, 7C và 7D lần lượt minh hoạ sự có mặt của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc có mặt trong nước thải theo các thời gian khác nhau.

Hình 7A. Hình ảnh khuẩn lạc vi khuẩn có mặt trong nước thải sau 6 giờ	Hình 7B. Hình ảnh khuẩn lạc nấm men có mặt trong nước thải sau 18 giờ
Hình 7C. Hình ảnh khuẩn lạc nấm mốc có mặt trong nước thải sau 18 giờ	Hình 7D. Hình ảnh khuẩn lạc nấm mốc có mặt trong nước thải sau 24 giờ

Tiếp theo chúng tôi nuôi tạo bùn hoạt tính theo quy trình đã được mô tả trong phần vật liệu và phương pháp. Kết quả tạo bùn hoạt tính sử dụng tập đoàn VSV bản địa có trong nước thải sản xuất bún thu tại cống chung cuối làng được trình bày ở bảng 7.

Hình 8A. Vi khuẩn phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính	Hình 8B. Nấm men phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính
Hình 8C. Nấm mốc phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính	Hình 8D. Xạ khuẩn phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính

Chúng tôi tiến hành xác định tỷ lệ bùn hoạt tính tối ưu cho quá trình xử lý nước thải dựa trên tổng số VSV phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính được bổ sung ở các nồng độ khác nhau: 2, 3, 4, 5 và 7%. Chúng tôi tiến hành xác định định tính sự có mặt của các VSV có mặt trong nước thải khi được bổ sung bùn hoạt tính tạo được ở các nồng độ trên. Kết quả xác định định tính về số lượng VSV tổng số phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính ở các nồng độ khác nhau được thể hiện trên bảng 8.

Kết quả chỉ ra trên bảng 8 cho thấy bùn hoạt tính nuôi tạo được có nồng độ tối ưu là 5% được bổ sung vào nước thải sẽ cho quần thể VSV đạt cao nhất. Điều này gián tiếp tương ứng với hiệu quả xử lý nước thải bằng VSV đạt cao nhất. Như vậy, hàm lượng bùn hoạt tính nuôi tạo được bổ sung vào nước thải với nồng độ 5% được xác định là hàm lượng bùn tối ưu cho quá trình xử lý nước thải.

Chất dinh dưỡng nitơ và photpho rất quan trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển của VSV. Lượng chất dinh dưỡng N, P phù hợp cho quá trình xử lý sinh học với nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ cần đạt theo tỷ lệ BOD₅ : N : P = 100 : 5 : 1 [16]. Mỗi một cơ thể sinh vật nhất định có một nhu cầu dinh dưỡng về N, P. Trong điều kiện nuôi trồng thừa hoặc thiếu N, P, sự sinh trưởng và phát triển của VSV đều có thể bị ảnh hưởng. Chính vì vậy, để có được một quần thể VSV phát triển tốt trong nước thải sản xuất bún, chúng tôi cần phải tiến hành thí nghiệm xác định nồng độ N, P tối ưu cho VSV sinh trưởng và phát triển ở nguồn nước thải này.

Chúng tôi tiến hành bổ sung lượng N, P theo phân đạm và phân lân Văn Điển với hàm lượng N trong phân đạm là 46%, hàm lượng P trong phân lân là 6%. Để đảm bảo cho nước thải có tỷ lệ BOD₅ : N : P = 100 : 5 : 1, nguồn N và P cần bổ sung vào nước thải như sau:

- Nồng độ N = 5% x BOD₅ = 5% x 621 mg/l = 31,05 mg/l

Với lượng phân đạm chứa 46% N thì lượng phân đạm cần bổ sung vào nước thải là:

(31,05 mg/l x 100)/46 = 67,5 mg/l

- Nồng độ P = 1% x BOD₅ = 1% x 621 mg/l = 6,21 mg/l

Với lượng phân lân chứa 6% P thì lượng phân lân cần bổ sung vào nước thải là:

(6,21 mg/l x 100)/6 = 103,5 mg/l

Dựa trên lượng N và P tính theo lý thuyết nêu trên, chúng tôi tiến hành xác định nồng độ N và P tối ưu thực tế cần bổ sung vào nước thải sản xuất bún được lấy tại cống chung cuối làng.

Nước thải sau khi bổ sung tỷ lệ bùn hoạt tính tối ưu là 5% như đã xác định ở phần 3.4, chúng tôi cố định lượng phân lân cần bổ sung là 103,5 mg/l. Chúng tôi tiến hành bổ sung lượng phân đạm ở các nồng độ khác nhau: 40 mg/l, 70 mg/l, 100 mg/l, 130 mg/l, 160 mg/l vào nước thải. Sau đó tiến hành xác định lượng VSV phân giải tinh bột hiếu khí tổng số có trong nước thải (vì VSV phân giải tinh bột tổng số tỷ lệ nghịch với hàm lượng COD trong nước thải). Kết quả về sự thay đổi số lượng VSV phân giải tinh bột có trong nước thải được bổ sung nguồn phân đạm có nồng độ khác nhau được chỉ ra trên bảng 9.

Kết quả thu được trong bảng 9 cho thấy lượng phân đạm bổ sung vào nước thải sản xuất bún là 100 mg/l cho số lượng VSV phân giải tinh bột đạt cao nhất (15029 x 10⁹ CFU/ml). Do vậy, với các thí nghiệm tiếp theo, chúng tôi tiến hành bổ sung lượng phân đạm tối ưu cho quá trình xử lý nước thải là 100 mg/l.

Nước thải sau khi bổ sung tỷ lệ bùn hoạt tính tối ưu là 5%, chúng tôi cố định lượng phân đạm tối ưu là 100 mg/l như đã nêu ở trên. Sau đó, chúng tôi tiến hành bổ sung lượng phân lân ở các nồng độ khác nhau: 50 mg/l, 80 mg/l, 110 mg/l, 140 mg/l, 170 mg/l vào nước thải. Sau đó chúng tôi cũng tiến hành xác định lượng VSV phân giải tinh bột hiếu khí tổng số có trong nước thải trong tất cả các công thức thí nghiệm được bổ sung nguồn phân lân khác nhau. Kết quả về sự thay đổi số lượng VSV phân giải tinh bột có trong nước thải được bổ sung phân lân với nồng độ khác nhau được thể hiện trên bảng 10.

Kết quả chỉ ra trên bảng 10 cho thấy lượng phân lân bổ sung vào nước thải là 80 mg/l cho số lượng VSV phân giải tinh bột đạt cao nhất (22172 x 10⁹ CFU/ml). Do vậy, chúng tôi tiến hành bổ sung lượng phân lân tối ưu cho quá trình xử lý nước thải sản xuất bún là 80 mg/l trong các thí nghiệm tiếp theo.

Chúng tôi tiến hành xác định thời gian sục khí tối ưu phản ánh qua giá trị VSV tổng số phân giải tinh bột với nước thải được bổ sung bùn hoạt tính là 5%, lượng phân đạm và phân lân được bổ sung lần lượt là 100 mg/l và 80 mg/l. Kết quả về sự thay đổi của VSV tổng số phân giải tinh bột theo thời gian sục khí khác nhau ở các mẫu nước thải trong điều kiện thí nghiệm nêu trên được chỉ ra trên bảng 11.

Kết quả chỉ ra trên bảng 11 cho thấy, với thời gian sục khí là 16 giờ, lượng VSV phân giải tinh bột tổng số đạt cao nhất cả về số lượng (33190 x 10⁹ CFU/ml) cũng như thành phần các loài vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn. Do vậy, chúng tôi chọn thời gian sục khí tối ưu cho xử lý nước thải sản xuất bún được lấy tại cống chung cuối làng là 16 giờ.

Từ các kết quả thu được ở các phần trên về thông số tối ưu cho quá trình xử lý nước thải sản xuất bún, bao gồm thời gian lắng tối ưu (14 giờ), tỷ lệ bùn hoạt tính tối ưu (5%), hàm lượng phân đạm tối ưu (100 mg/l), hàm lượng phân lân tối ưu (80 mg/l), thời gian sục khí tối ưu (16 giờ), chúng tôi đưa ra quy trình xử lý nước thải sản xuất bún tại hệ thống cống chung cuối làng bún Phú Đô trước khi đổ vào mương chung chạy quanh làng và đổ ra sông Nhuệ. Chúng tôi sử dụng chủng tảo lam S. platensis CNTĐB để thử nghiệm nuôi trồng trong nước thải sản xuất bún Phú Đô. Quy trình xử lý nước thải sản xuất bún Phú Đô được chỉ ra trên bảng 12.