Nghiên cứu hệ thống sinh học hoạt lực cao, điều khiển tự động trong quá trình xử lý kị khí đối với nước thải bị ô nhiễm chất hữu cơ

B.KH & CN

VCNTP

B.KH & CN

VCNTP

Bé Khoa häc vμ C«ng nghÖ

ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

301 NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi:

Nghiªn cøu hÖ thèng sinh häc

ho¹t lùc cao, ®iÒu khiÓn tù ®éng

trong qu¸ tr×nh xö lý kÞ khÝ

®èi víi n−íc th¶i bÞ « nhiÔm

chÊt h÷u c¬

TS. Lª §øc M¹nh

Hµ Néi, 12/2005

B¶n quyÒn 2005 thuéc ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

§¬n xin sao chÐp toµn bé hoÆc tõng phÇn tµi liÖu nµy ph¶i göi ®Õn ViÖn

tr−ëng ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm, trõ tr−êng hîp sö dông víi môc ®Ých

nghiªn cøu.

H×nh 3. VÝ dô vÒ trang nhan ®Ò cña b¸o c¸o

Bμi tãm t¾t

Bé Khoa häc vμ C«ng nghÖ

ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

301, NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi:

Nghiªn cøu hÖ thèng sinh häc

ho¹t lùc cao, ®iÒu khiÓn tù ®éng

trong qu¸ tr×nh xö lý kÞ khÝ

®èi víi n−íc th¶i bÞ « nhiÔm

chÊt h÷u c¬

TS. Lª §øc M¹nh

Hµ Néi, 12/2005

B¶n th¶o viÕt xong 6/2005

Tµi liÖu nµy ®−îc chuÈn bÞ trªn c¬ së kÕt qu¶ thùc hiÖn §Ò tµi cÊp Nhµ n−íc,

m· sè KC-04.21

Bμi tãm t¾t

Môc tiªu cña ®Ò tµi: "Nghiªn cøu hÖ thèng sinh häc ho¹t lùc cao, ®iÒu

khiÓn tù ®éng trong qu¸ tr×nh xö lý kÞ khÝ ®èi víi n−íc th¶i bÞ « nhiÔm chÊt

h÷u c¬" lµ nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ øng dông cã hiÖu qu¶ hÖ thèng sinh

häc ho¹t lùc cao xö lý n−íc th¶i « nhiÔm h÷u c¬ b»ng ph−¬ng ph¸p kÞ khÝ cã sö

dông chÊt mang cè ®Þnh víi kinh phÝ vËn hµnh thÊp, gi¶m gi¸ thµnh ®Çu t− ban

®Çu, tiÕt kiÖm mÆt b»ng. T¹o ra s¶n phÈm míi cã hiÖu qu¶ kinh tÕ, x· héi, khoa

häc, c«ng nghÖ vµ m«i tr−êng cã thÓ chuyÓn giao cho c¸c c¬ së s¶n xuÊt ngµnh

c«ng nghiÖp chÕ biÕn thùc phÈm.

Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu: §Ó thùc hiÖn ®Ò tµi, chóng t«i øng dông c¸c

c«ng nghÖ sinh häc, sinh häc ph©n tö, vi sinh vËt, c¸c ph−¬ng ph¸p kü thuËt gen,

hãa häc, hãa lý, hãa sinh, hãa ph©n tÝch, to¸n häc thèng kª… §ã lµ c¸c ph−¬ng

ph¸p hiÖn ®¹i, truyÒn thèng vµ th«ng dông. §èi t−îng nghiªn cøu cña ®Ò tµi lµ c¸c

nguån n−íc th¶i cña ngµnh c«ng nghiÖp thùc phÈm.

KÕt qu¶ næi bËt vµ tÝnh míi cña ®Ò tµi lµ:

1. §· tuyÓn chän vµ ®Þnh tªn 22 chñng vi sinh vËt ®−îc sö dông trong xö lý n−íc

th¶i « nhiÔm c¸c hîp chÊt cacbon vµ nit¬ trong n−íc th¶i.

2. §· x¸c ®Þnh thµnh phÇn tËp hîp c¸c chñng vi sinh vËt trong hÖ bïn ho¹t tÝnh xö

lý kÞ khÝ, ¶nh h−ëng c¸c th«ng sè c«ng nghÖ lªn hÖ vi sinh vËt vµ ®éng häc cña

chóng. §−a ra ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh nhanh sù cã mÆt cña mét sè vi sinh vËt g©y

bÖnh.

3. §· nghiªn cøu c¸c nguån chÊt mang sö dông cho xö lý n−íc th¶i. Kü thuËt cè

®Þnh tÕ bµo trªn c¸c chÊt mang. §· nghiªn cøu c¸c ®iÒu kiÖn vµ t¸c nh©n ®Ó khö

mïi n−íc th¶i.

4. §· nghiªn cøu hoµn thiÖn quy tr×nh c«ng nghÖ vµ x©y dùng 2 m« h×nh thiÕt bÞ

xö lý n−íc th¶i b»ng ph−¬ng ph¸p kÞ khÝ cã sö dông chÊt mang cè ®Þnh víi c«ng

suÊt 25m3

/ngµy ®ªm vµ 200m3

/ngµy ®ªm cã chÕ ®é ®iÒu khiÓn tù ®éng. HiÖu suÊt

xö lý ®¹t 90%.

5. §· ®−a ra quy tr×nh c«ng nghÖ xö lý nit¬ trong m« h×nh kÕt hîp ®¹t hiÖu suÊt

97,5% vµ m« h×nh thiÕu khÝ ®¹t hiÖu suÊt 80% ë quy m« phßng thÝ nghiÖm.

6. §· ®µo t¹o 1 TiÕn sü, 3 Th¹c sü vµ 10 luËn v¨n tèt nghiÖp ®¹i häc. Cã 01 hå s¬

®¨ng ký b¶o hé s¸ng chÕ vµ gi¶i ph¸p h÷u Ých t¹i Côc Së h÷u trÝ tuÖ.

Nh÷ng kÕt qu¶ næi bËt trªn ®©y sÏ ®−îc tr×nh bµy trong B¸o c¸o Tæng

kÕt khoa häc vµ kü thuËt, B¸o c¸o Tãm t¾t tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt, B¸o

c¸o Thèng kª vµ c¸c b¸o c¸o kh¸c.

MôC LôC

Trang

Më ®Çu............................................................................................................... 1

Ch−¬ng 1: Tæng quan tμi liÖu............................................................. 3

1.1. N−íc th¶i vμ c¸c chØ tiªu c¬ b¶n ®¸nh gi¸ chÊt l−îng n−íc…..3

1.1.1. §Þnh nghÜa vµ ph©n lo¹i n−íc th¶i ...................................................... 3

1.1.2. C¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ n−íc th¶i ............................................................ 4

1.1.2.1. C¸c chØ tiªu hãa lý ...................................................................... 4

1.1.2.2. C¸c chØ tiªu sinh häc ...................................................................6

1.1.3. Xö lý n−íc th¶i........................................................................................8

1.2. Xö Lý N¦íC TH¶I b»ng ph−¬ng ph¸p c¬ häc ............................................. 8

1.2.1. Song ch¾n r¸c .........................................................................................9

1.2.2. L−íi läc ...................................................................................................9

1.2.3. L¾ng c¸t ..................................................................................................9

1.2.4. C¸c lo¹i bÓ l¾ng ......................................................................................9

1.2.5. T¸ch dÇu mì .........................................................................................10

1.2.6. Läc c¬ häc..............................................................................................10

1.3. Xö lý n−íc th¶i b»ng ph−¬ng ph¸p hãa lý vμ hãa häc...................11

1.3.1. Trung hßa..............................................................................................11

1.3.2. Keo tô.....................................................................................................11

1.3.3. HÊp phô .................................................................................................11

1.3.4. TuyÓn næi...............................................................................................12

1.3.5. Ph−¬ng ph¸p clo hãa (breakpoint chlorization)................................12

1.3.6. Ph−¬ng ph¸p lµm tho¸ng (Air stripping)...........................................13

1.3.7. Trao ®æi ion...........................................................................................13

1.3.8. Khö khuÈn.............................................................................................14

1.4. Xö LÝ N¦íC TH¶I THEO PH¦¥NG PH¸P HIÕU KHÝ............................................14

1.4.1. Qu¸ tr×nh ph©n hñy hiÕu khÝ...............................................................14

1.4.2. Bïn ho¹t tÝnh ........................................................................................16

1.4.3. Mµng sinh häc.......................................................................................18

1.4.4. BÓ ph¶n øng sinh häc hiÕu khÝ - aroten..............................................19

1.4.5. Läc sinh häc (Biofilter).........................................................................20

1.4.6. §Üa quay sinh häc RBC (Rotating Biological Contactors)……… .. 24

1.5. Xö Lý N¦íC TH¶I B»NG PH¦¥NG PH¸P SINH HäC KÞ KHÝ ............................26

1.5.1. Qu¸ tr×nh ph©n hñy kÞ khÝ...................................................................26

1.5.2. Xö lý n−íc th¶i b»ng ph−¬ng ph¸p kÞ khÝ víi sinh tr−ëng l¬ löng ..31

1.5.3. Xö lý n−íc th¶i b»ng ph−¬ng ph¸p kÞ khÝ víi sinh tr−ëng g¾n kÕt .34

1.5.4. Hå kÞ khÝ ................................................................................................36

1.6. xö lý vμ lo¹i bá nit¬ ..............................................................................................37

1.6.1. Qu¸ tr×nh chuyÓn hãa nit¬ theo con ®−êng th«ng th−êng................37

1.6.2. ¶nh h−ëng cña c¸c th«ng sè ®Õn qu¸ tr×nh nitrat ............................43

1.6.3. ¶nh h−ëng cña c¸c th«ng sè ®Õn qu¸ tr×nh ph¶n nitrat hãa ...........47

1.6.4. HÖ thèng xö lý n−íc th¶i « nhiÔm nit¬................................................49

1.7. øng dông sinh häc ph©n tö trong ®¸nh gi¸ hÖ vi sinh vËt n−íc

th¶i ...........................................................................................................................................55

1.7.1. So s¸nh kü thuËt ...................................................................................56

1.7.2. §¸nh gi¸ thµnh tùu cña c¸c kü thuËt sinh häc ph©n tö hiÖn hµnh

trong nghiªn cøu n−íc th¶i .................................................................57

1.8. xu h−íng c«ng nghÖ trong Xö LÝ N¦íC TH¶I ...........................................66

1.8.1. Xu h−íng trªn thÕ giíi..........................................................................66

1.8.2. Thùc tr¹ng ë ViÖt Nam ........................................................................68

Ch−¬ng 2: Nguyªn liÖu vμ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu...........71

2.1. nguyªn liÖu ..................................................................................................................71

2.1.1. C¸c nguån n−íc th¶i .................................................................................71

2.1.1.1. HÖ thèng xö lý n−íc th¶i nhµ m¸y s÷a Hµ Néi ................................71

2.1.1.2. HÖ thèng xö lý n−íc th¶i t¹i ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm ...........71

2.1.1.3. N−íc th¶i nh©n t¹o.............................................................................71

2.1.1.4. Mét sè mÉu n−íc th¶i vµ mÉu bïn ë nhiÒu n¬i kh¸c nhau .............71

2.1.1.5. Danh s¸ch c¸c mÉu n−íc th¶i ...........................................................72

2.1.2. Chñng gièng...............................................................................................73

2.1.3. M«i tr−êng.................................................................................................73

2.2. M¸y mãc thiÕt bÞ .....................................................................................................77

2.3. Hãa chÊt........................................................................................................................78

2.4. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu........................................................................80

2.4.1. Xö lý mÉu...................................................................................................80

2.4.1.1. Xö lý mÉu ë Nhµ m¸y S÷a Hµ Néi ....................................................80

2.4.1.2. Xö lý mÉu ë x−ëng bia ViÖn C«ng nghiÖp thùc phÈm .....................80

2.4.1.3. Lµm giµu vµ ho¹t hãa hÖ bïn nitrat hãa vµ ph¶n nitrat hãa ...........81

2.4.2. Ph©n lËp vi sinh vËt...................................................................................81

2.4.3. T¸ch chiÕt ADN.........................................................................................82

2.4.4. Ph¶n øng PCR...........................................................................................82

2.4.5. Ph¶n øng PCR cho DGGE.......................................................................83

2.4.6. §iÖn di ........................................................................................................83

2.4.7. T¸ch chiÕt ADN b»ng QIAEX II tõ Agaose Gel ....................................83

2.4.8. §Þnh tªn vi sinh vËt b»ng ®äc tr×nh tù ....................................................84

2.4.9. Ph−¬ng ph¸p ®iÖn di DGGE ....................................................................85

2.4.10. Nghiªn cøu hÖ vi sinh vËt bïn xö lý nit¬...............................................85

2.4.10.1. T¸ch dßng gen m∙ hãa tiÓu phÇn 16SrRNA ...................................86

2.4.10.2. X¸c ®Þnh tr×nh tù axit nucleic cña ®o¹n gen m∙ hãa 16SrRNA [153]

vµ x¸c ®Þnh tªn vi sinh vËt...............................................................87

2.4.10.3. Nghiªn cøu yÕu tè ¶nh h−ëng vµ qu¸ tr×nh xö lý ...........................87

2.4.11. X¸c ®Þnh chØ tiªu vi sinh vËt g©y bÖnh ..................................................87

2.4.11.1. X¸c ®Þnh vi sinh vËt g©y bÖnh trong n−íc th¶i b»ng ph−¬ng ph¸p

cæ ®iÓn...............................................................................................87

2.4.11.2. X¸c ®Þnh vi sinh vËt g©y bÖnh trong n−íc th¶i b»ng ph−¬ng ph¸p

sinh häc ph©n tö...............................................................................90

2.4.11.3. X¸c ®Þnh ®é nh¹y cña ph−¬ng ph¸p................................................91

2.4.12. X¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu hãa häc.................................................................92

2.4.12.1. X¸c ®Þnh nhu cÇu oxy hãa häc (COD) ............................................92

2.4.12.2. X¸c ®Þnh nhu cÇu oxy sinh hãa (BOD)...........................................93

2.4.12.3. X¸c ®Þnh oxy hßa tan (DO) ..............................................................94

2.4.12.4. X¸c ®Þnh chÊt r¾n tæng sè (TS)........................................................94

2.4.12.5. X¸c ®Þnh chÊt r¾n huyÒn phï (SS) ..................................................94

2.4.12.6. X¸c ®Þnh hµm l−îng sunfua ............................................................94

2.4.12.7. X¸c ®Þnh pH......................................................................................95

2.4.12.8. X¸c ®Þnh c¸c chÊt h÷u c¬ dÔ bay h¬i...............................................95

2.4.12.9. X¸c ®Þnh hµm l−îng NH4

+

b»ng ph−¬ng ph¸p Nessler..................95

2.4.12.10. X¸c ®Þnh hµm l−îng NO2

-

b»ng ph¶n øng víi thuèc thö Giess.. .95

2.4.12.11. X¸c ®Þnh hµm l−îng NO3

-

b»ng ph¶n øng víi Natrisalixylat.......95

Ch−¬ng 3: KÕt qu¶ vμ bμn luËn ........................................................96

3.1. Ph©n lËp c¸c chñng vi sinh vËt kÞ khÝ, thö ho¹t tÝnh, kiÓm tra

c¸c ®Æc tÝnh sinh lý, sinh hãa vμ x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn tèi −u cho gi÷

gièng vμ nh©n gièng .....................................................................................................96

3.1.1. Ph©n lËp hÖ vi sinh vËt bïn kÞ khÝ cña Nhà m¸y S÷a Hà Néi theo ®¸nh

gi¸ b»ng ph−¬ng ph¸p nu«i cÊy vi sinh ......................................................96

3.1.2. Ph©n lËp lµm giµu vµ ho¹t ho¸ c¸c hÖ vi sinh vËt kÞ khÝ xö lý nit¬ ....101

3.1.2.1. Ph©n lËp, ho¹t ho¸ vµ lµm giÇu hÖ bïn nitrat hãa .........................101

3.1.2.2. Ph©n lËp, ho¹t ho¸ vµ lµm giÇu hÖ bïn ph¶n nitrat hãa................101

3.1.3. Nghiªn cøu kiÓm tra ®Æc tÝnh sinh lý, sinh hãa....................................101

3.1.3.1. KiÓm tra ®Æc tÝnh sinh lý, sinh ho¸ vµ ®iÒu kiÖn nu«i cÊy c¸c chñng

gièng ..................................................................................................................101

3.1.3.2. Nghiªn cøu ®Æc tÝnh thµnh phÇn vi sinh vËt xö lý nit¬ ..................104

3.1.4. Nghiªn cøu ®iÒu kiÖn gi÷ gièng vµ nh©n gièng c¸c chñng vi sinh vËt kÞ

khÝ xö lý n−íc th¶i ......................................................................................109

3.1.4.1. Nghiªn cøu ®iÒu kiÖn nh©n hÖ vi sinh vËt.......................................110

3.1.4.2. Nghiªn cøu ®iÒu kiÖn l−u gi÷ hÖ vi sinh vËt ...................................111

3.2. ¸p dông c«ng nghÖ sinh häc ph©n tö trong nghiªn cøu vi sinh

vËt kÞ khÝ xñ lý n−íc th¶i...............................................................................111

3.2.1. Sö dông c«ng nghÖ PCR vµ ®äc gen 16rARN x¸c ®Þnh tªn vi sinh vËt,

x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh chñng.............................................................................111

3.2.1.1. X¸c ®Þnh tr×nh tù gen m∙ ho¸ tiÓu phÇn 16S rRNA vµ ®Þnh tªn mét

sè thµnh phÇn VSV hÖ bïn xö lý nit¬................................................111

3.2.1.2. §Þnh tªn c¸c chñng vi sinh vËt sinh metan ph©n lËp tõ hÖ thèng xö

lý n−íc th¶i nhµ m¸y s÷a b»ng gi¶i tr×nh tù rDNA vµ x¸c ®Þnh vai trß

sinh lý trong hÖ thèng ........................................................................112

3.2.1.3. TriÓn khai kü thuËt DGGE ................................................................124

3.2.2. Sö dông c«ng nghÖ di truyÒn g©y ®ét biÕn lai t¹o chñng míi.............128

3.2.3. X¸c ®Þnh thµnh phÇn tËp hîp chñng vi sinh vËt theo ®¸nh gi¸ b»ng

ph−¬ng ph¸p DGGE vµ quan hÖ víi ®é æn ®Þnh cña hÖ thèng ..............130

3.2.4. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ lªn hÖ vi sinh vËt vµ

®éng häc cña c¸c chñng b»ng kü thuËt DGGE........................................114

3.3. Nghiªn cøu c«ng nghÖ cao ®Ó lo¹i bá nit¬ trong n−íc th¶i

b»ng ph−¬ng ph¸p kÞ khÝ ..................................................................................149

3.3.1. Nghiªn cøu c¸c ®iÒu kiÖn cña qu¸ tr×nh nitr¸t ho¸ vµ ph¶n nitr¸t ho¸... 149

3.3.1.1. ¶nh h−ëng nång ®é N-NH4 ®Õn kh¶ n¨ng nitrat ho¸.....................149

3.3.1.2. ¶nh h−ëng nång ®é oxy hoµ tan (DO)®Õn kh¶ n¨ng nitrat ho¸....150

3.3.1.3. ¶nh h−ëng cña pH ®Õn kh¶ n¨ng nitrat hãa..................................151

3.3.1.4. ¶nh h−ëng tû lÖ C:N ®Õn qu¸ tr×nh ph¶n nitrat ho¸ ......................153

3.3.2. Nghiªn cøu kÕt hîp qu¸ tr×nh nitrat ho¸ vµ ph¶n nitrat ho¸ trong mét

hÖ thèng.....................................................................................................154

3.3.2.1. HÖ thèng SBR trong xö lý kÕt hîp n−íc th¶i nit¬..........................154

3.3.2.2. Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng lo¹i bá nit¬ trong hÖ thèng SBR......................157

3.3.2.3. KÕt hîp hÖ thèng xö lý nit¬ xö lý cacbon ........................................161

3.4. Nghiªn cøu c¸c nguån chÊt mang sö dông cho xö lý n−íc th¶i ..162

3.4.1. Nghiªn cøu cè ®Þnh tÕ bµo trªn phô phÈm n«ng nghiÖp (lâi ng«, trÊu)... 162

3.4.2. Nghiªn cøu nguån chÊt mang PVC, PU, PS .........................................164

3.5. Nghiªn cøu kü thuËt cè ®Þnh tÕ bμo trªn chÊt mang..................166

3.5.1. Nghiªn cøu c¸c chÊt lµm t¨ng kh¶ n¨ng b¸m dÝnh tÕ bµo ..................166

3.5.2. Nghiªn cøu kü thuËt cè ®Þnh tÕ bµo.......................................................167

3.6. Nghiªn cøu c¸c yÕu tè c«ng nghÖ liªn quan .....................................168

3.6.1. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i............168

3.6.2. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i ...169

3.6.3. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña t¶i träng chÊt h÷u c¬ ®Õn qu¸ tr×nh xö lý

n−íc th¶i....................................................................................................170

3.6.4. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng thêi gian l−u gi÷ thñy lùc ®Õn qu¸ tr×nh xö lý

n−íc th¶i....................................................................................................170

3.6.5. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng chÊt kÝch thÝch ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i..... 171

3.6.5.1. ¶nh h−ëng chÊt kÝch thÝch axit acetic.............................................171

3.6.5.2. ¶nh h−ëng chÊt kÝch thÝch CH3OH ................................................172

3.6.5.3. ¶nh h−ëng chÊt kÝch thÝch CH3COONa .........................................172

3.6.5.4. ¶nh h−ëng chÊt kÝch thÝch CaSO4 ..................................................173

3.6.6. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña chÊt øc chÕ ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i... 173

3.6.6.1. ¶nh h−ëng chÊt øc chÕ Cloramin B................................................174

3.6.6.2. ¶nh h−ëng chÊt øc chÕ Giaven .......................................................174

3.6.6.3. ¶nh h−ëng chÊt øc chÕ KCN ...........................................................175

3.7. Nghiªn cøu khö mïi n−íc th¶i .....................................................................176

3.7.1. Nghiªn cøu c¸c ®iÒu kiÖn khö mïi H2S vµ c¸c axit h÷u c¬ dÔ bay h¬i... 176

3.7.1.1. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý ...........................176

3.7.1.2. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña thêi gian ®Õn qu¸ tr×nh xö lý..................177

3.7.2. Nghiªn cøu c¸c t¸c nh©n khö mïi H2S vµ c¸c axit h÷u c¬ dÔ bay h¬i ... 178

3.7.2.1. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña l−îng CaO ®Õn qu¸ tr×nh xö lý ..............178

3.7.2.2. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña l−îng CaOCl2 ®Õn qu¸ tr×nh xö lý .........179

3.8. §¸nh gi¸ nhanh sù cã mÆt cña mét sè vi sinh vËt g©y bÖnh

trong n−íc th¶i b»ng kü thuËt PCR .................................................................180

3.8.1. §¸nh gi¸ nhanh sù cã mÆt cña E. coli trong n−íc th¶i........................180

3.8.1.1. §Õm colifom trong n−íc th¶i ...........................................................180

3.8.1.2. X¸c ®Þnh E. coli trong n−íc th¶i.....................................................181

3.8.1.3. X¸c ®Þnh E. coli 0157 trong n−íc th¶i.............................................184

3.8.2. §¸nh gi¸ nhanh sù cã mÆt cña Salmonella trong n−íc th¶i................187

3.8.3. §¸nh gi¸ nhanh sù cã mÆt cña Shigella trong n−íc th¶i.....................196

3.9. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o, vËn hμnh hÖ thèng sinh häc ho¹t lùc cao xö

lý n−íc th¶i kÞ khÝ.......................................................................................................200

3.9.1. Nghiªn cøu m« h×nh xö lý kÞ khÝ c«ng suÊt 25 m3

/ngµy®ªm ...............200

3.9.1.1. ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng xö lý n−íc th¶i 25m3

/ngµy ®ªm

........................................................................................................................200

3.9.1.2. ThiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn tù ®éng ........................................................203

3.9.1.3. ChÕ t¹o hÖ thèng xö lý n−íc th¶i 25m3

/ngµy ®ªm ..........................205

3.9.1.4. L¾p ®Æt hÖ thèng xö lý n−íc th¶i 25m3

/ngµy ®ªm..........................205

3.9.2. Nghiªn cøu hÖ thèng c«ng suÊt 200 m3

/ngµy®ªm.................................207

3.10. Nghiªn cøu tèi −u hãa ho¹t ®éng cña hÖ thèng.......................210

3.10.1. M« h×nh hãa thùc nghiÖm................................................................210

3.10.2. Tèi −u hãa thùc nghiÖm ...................................................................215

3.11. Nghiªn cøu x¸c lËp quy tr×nh ho¹t ®éng cña c¸c hÖ thèng 217

3.11.1. HÖ thèng xö lý n−íc th¶i Nhµ m¸y S÷a Hµ Néi .................................217

3.11.2. HÖ thèng xö lý n−íc th¶i Nhµ m¸y Bia ...............................................217

ch−¬ng 4: tæng kÕt hãa vμ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ thu ®−îc218

kÕt luËn........................................................................................................220

lêi c¶m ¬n....................................................................................................224

Tμi liÖu tham kh¶o................................................................................225

Phô lôc ................................................................................................................242

Danh môc c¸c b¶ng

TT Tªn b¶ng Trang

B¶ng 1 Mét sè chñng vi khuÈn th−êng gÆp trong bïn ho¹t tÝnh 7

B¶ng 2 Sù phô thuéc cña tèc ®é sinh tr−ëng cùc ®¹i vµo nhiÖt ®é 43

B¶ng 3 C¸c mÉu ë x−ëng bia cña ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm 72

B¶ng 4

Danh s¸ch c¸c mÉu n−íc th¶i lÊy ë nhiÒu ®Þa ®iÓm kh¸c

nhau

72

B¶ng 5 Danh s¸ch, tr×nh tù vµ gen ®Ých cña c¸c måi PCR sö

dông trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn

76

B¶ng 6

Sè l−îng vi sinh vËt trong mÉu bïn kÞ khÝ Nhµ m¸y S÷a

Hµ Néi

96

B¶ng 7 Danh s¸ch c¸c chñng vi sinh vËt ph©n lËp ®−îc tõ hÖ

thèng xö lý n−íc th¶i cña Nhµ m¸y S÷a Hµ Néi

97

B¶ng 8 Mét sè ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña c¸c chñng vi khuÈn ph©n lËp

®−îc tõ hÖ thèng xö lý n−íc th¶i Nhµ m¸y S÷a Hµ Néi

102

B¶ng 9

Mét sè ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña c¸c chñng vi sinh vËt nh©n

thËt ph©n lËp ®−îc tõ hÖ thèng xö lý n−íc th¶i Nhµ m¸y

S÷a Hµ Néi

103

B¶ng 10 ChÊt l−îng DNA t¸ch chiÕt tõ hÖ bïn 104

B¶ng 11 Mét sè ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña c¸c chñng vi khuÈn xö lý nit¬ 109

B¶ng 12 KÕt qu¶ ®Þnh tªn c¸c dßng tÕ bµo 112

B¶ng 13

Thµnh phÇn hÖ vi sinh vËt trong n−íc th¶i kÞ khÝ vµ vai

trß cã thÓ cña chóng theo ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ qua

ph©n lËp vi sinh th«ng th−êng

123

B¶ng 14 Danh s¸ch c¸c chñng kiÓm tra kh¶ n¨ng ph©n t¸ch cña

DGGE

125

B¶ng 15 Ho¹t tÝnh proteaza, glucoamilaza vµ xenlulaza cña c¸c

chñng gièng

129

B¶ng 16 Ho¹t tÝnh proteaza, glucoamilaza vµ xenlulaza cña c¸c

chñng gièng sau khi g©y ®ét biÕn

130

B¶ng 17 C¸c lo¹i vi sinh vËt chñ ®¹o ph¸t hiÖn ®−îc trong bïn kÞ

khÝ Nhµ m¸y S÷a theo ®¸nh gi¸ b»ng kü thuËt DGGE

143

B¶ng 18 ¶nh h−ëng cña nång ®é bïn ®Õn thêi gian l¾ng 158

B¶ng 19 §iÒu kiÖn vËn hµnh hÖ thèng SBR 159

B¶ng 20 ChÕ ®é vËn hµnh qu¸ tr×nh thiÕu khÝ trong hÖ thèng

SBR

159

B¶ng 21 So s¸nh hai chÕ ®é vËn hµnh hÖ thèng SBR xö lý nit¬ 160

B¶ng 22 Nång ®é cacbon h÷u c¬ vµ N-NH4

+

cña mét sè nguån

n−íc

161

B¶ng 23

¶nh h−ëng c¸c chÊt mang lµ nh÷ng phô phÈm n«ng

nghiÖp ®Õn hiÖu suÊt qu¸ tr×nh xö lý

163

B¶ng 24

¶nh h−ëng c¸c chÊt mang lµ nh÷ng phô phÈm n«ng

nghiÖp ®Õn sè l−îng tÕ bµo vi sinh vËt

164

B¶ng 25

¶nh h−ëng c¸c chÊt mang PU, PS, PVC ®Õn hiÖu suÊt

qu¸ tr×nh xö lý

165

B¶ng 26

¶nh h−ëng c¸c chÊt mang PU, PS, PVC ®Õn sè l−îng tÕ

bµo vi sinh vËt

165

B¶ng 27 ¶nh h−ëng thêi gian ®Õn sè l−îng tÕ bµo vi sinh vËt 166

B¶ng 28

Sè l−îng tÕ bµo cè ®Þnh trªn chÊt mang cã dïng trî b¸m

dÝnh

167

B¶ng 29 Sè l−îng tÕ bµo cè ®Þnh trªn chÊt mang theo thêi gian 167

B¶ng 30 HiÖu suÊt qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i khi sö dông chÊt

mang cã dïng chÊt trî b¸m dÝnh

168

B¶ng 31 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña pH ®Õn hiÖu suÊt qu¸ tr×nh 169

xö lý n−íc th¶i

B¶ng 32 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn hiÖu suÊt qu¸

tr×nh xö lý n−íc th¶i

169

B¶ng 33 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña t¶i träng h÷u c¬ ®Õn hiÖu

suÊt qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i

170

B¶ng 34 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña thêi gian ®Õn hiÖu suÊt qu¸

tr×nh xö lý n−íc th¶i

171

B¶ng 35 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nång ®é axitaxetic ®Õn hiÖu

suÊt qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i

171

B¶ng 36 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nång ®é CH3OH ®Õn hiÖu

suÊt qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i

172

B¶ng 37 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nång ®é CH3COONa ®Õn

hiÖu suÊt qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i

172

B¶ng 38 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nång ®é CaSO4 ®Õn hiÖu suÊt

qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i

173

B¶ng 39 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nång ®é Cloramin ®Õn hiÖu

suÊt qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i

174

B¶ng 40 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nång ®é Giaven ®Õn hiÖu

suÊt qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i

175

B¶ng 41 Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nång ®é KCN ®Õn hiÖu suÊt

qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i

175

B¶ng 42 ¶nh h−ëng cña pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý mïi 176

B¶ng 43 ¶nh h−ëng cña thêi gian ®Õn qu¸ tr×nh xö lý mïi 177

B¶ng 44 ¶nh h−ëng cña l−îng CaO ®Õn qu¸ tr×nh xö lý mïi 178

B¶ng 45 ¶nh h−ëng cña l−îng CaOCl2 ®Õn qu¸ tr×nh xö lý mïi 179

B¶ng 46 KÕt qu¶ s¾c kÝ khÝ 180

B¶ng 47

Sè l−îng Coliform trong 1ml dÞch n−íc th¶i tr−íc vµ sau

khi xö lý

180

B¶ng 48

KÕt qu¶ ph¸t hiÖn E. coli trong c¸c mÉu n−íc th¶i cña

x−ëng bia ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm tr−íc vµ sau

khi xö lý

182

B¶ng 49 KÕt qu¶ x¸c ®Þnh E. coli 0157 cña c¸c mÉu n−íc th¶i lÊy

mÉu ë nhiÒu n¬i kh¸c nhau

185

B¶ng 50 KÕt qu¶ ph©n tÝch Salmolella cña c¸c mÉu n−íc th¶i cña

x−ëng bia ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

188

B¶ng 51 KÕt qu¶ ph©n tÝch Salmonella cña c¸c mÉu n−íc th¶i ë

nhiÒu vïng kh¸c nhau

190

B¶ng 52 KÕt qu¶ kiÓm tra Salmonella cña mÉu 73 b»ng 2 ph−¬ng

ph¸p sinh hãa vµ sinh häc ph©n tö

192

B¶ng 53

Thö nghiÖm so s¸nh ®é nhËy cña ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh

ph−¬ng ph¸p vi sinh th«ng th−êng khi l©y nhiÔm nh©n

t¹o

194

B¶ng 54 KÕt qu¶ x¸c ®Þnh Shigella trong mÉu n−íc th¶i 198

B¶ng 55

¶nh h−ëng cña mÉu thiÕt kÕ 1 ®èi víi hiÖu suÊt xö lý

n−íc th¶i

202

B¶ng 56

¶nh h−ëng cña mÉu thiÕt kÕ 2 ®èi víi hiÖu suÊt xö lý

n−íc th¶i

202

B¶ng 57

¶nh h−ëng cña mÉu thiÕt kÕ 3 ®èi víi hiÖu suÊt xö lý

n−íc th¶i

203

B¶ng 58 Møc thùc nghiÖm vµ kho¶ng biÕn thiªn cña c¸c yÕu tè

thùc nghiÖm trong qu¸ tr×nh xö lý kÞ khÝ

211

B¶ng 59 S¬ ®å ma trËn thùc nghiÖm m· ho¸ bËc 2 t©m trùc giao 211

B¶ng 60 Ma trËn vµ kÕt qu¶ thùc nghiÖm qu¸ tr×nh xö lý kÞ khÝ 212

B¶ng 61 Gi¸ trÞ c¸c hÖ sè cña ph−¬ng tr×nh håi qui cña qu¸ tr×nh

xö lý kÞ khÝ

213

B¶ng 62 C¸c thÝ nghiÖm kiÓm tra sù thÝch øng m« h×nh cña qu¸

tr×nh xö lý kÞ khÝ

214