BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC
TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI PHÂN XƯỞNG
SẢN XUẤT PHỤ GIA THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN THỊ NGỌC TRÂM

Niên khoá

: 2005 – 2009

Tháng 8/2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


* Quyển luận văn này là thành quả của con suốt 4 năm đại học. Con xin kính dâng
lên Ba Mẹ với lòng tri ân sâu sắc. Con xin cảm ơn Ba Mẹ đã sinh thành, dưỡng dục, dạy
dỗ để con và các em có được như ngày hôm nay. Cảm ơn gia đình thân yêu của tôi!

NGUYỄN THỊ NGỌC TRÂM

iii


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm sinh học trong xử lý nước thải tại phân
xưởng sản xuất phụ gia thức ăn chăn nuôi” được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Chi
nhánh Công ty TNHH Gia Tường - Kho C2, lô D, Tổng kho Sóng Thần, khu công nghiệp
Sóng Thần I, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương, từ tháng 2/2009 đến tháng 7/2009. Chúng
tôi thực hiện đề tài này nhằm nghiên cứu khả năng xử lý nước thải bằng các chế phẩm
sinh học. Từ đó giảm thiểu mức độ ô nhiễm từ nước thải của phân xưởng sản xuất phụ gia
thức ăn chăn nuôi thuộc chi nhánh của công ty TNHH Gia Tường.
Thí nghiệm được bố trí từ 5 chế phẩm sinh học AS1, AS3, AS5, AS7, D.EM chúng
tôi khảo sát sơ bộ để chọn ra ba chế phẩm phù hợp xử lý nước thải tại Chi nhánh công ty
TNHH Gia Tường. Từ đó tiếp tục khảo sát các điều kiện tối ưu để xử lý nước thải với các
chế phẩm đã chọn được và đánh giá kết quả bởi các chỉ tiêu COD, BOD5, pH, TS, SS và
lượng vi sinh vật tổng số.
Chọn được 3 trong số 5 chế phẩm khảo sát có thể xử lý nước thải tại chi nhánh tốt
nhất: AS1, AS3, AS5. Chọn được các điều kiện tối ưu cho từng loại chế phẩm đã chọn là
chế phẩm AS1 xử lý tốt ở pH 7, nồng độ 0,05% và có sục khí. Chế phẩm AS3 xử lý tốt
pH 8, nồng độ 0,05% và có sục khí. Chế phẩm AS5 xử lý tốt pH 8, nồng độ 0,05% và có
sục khí.
Dưới những điều kiện tối ưu, nước thải sau khi qua xử lý đạt được những thông số ô
nhiễm dưới mức cho phép được qui định tại cột C của bảng tiêu chuẩn đánh giá chất
lượng nước thải của Việt Nam.

Summary.............................................................................................................................. v
Mục lục ............................................................................................................................... vi
Danh sách các chữ viết tắt .................................................................................................. ix
Danh sách các bảng ............................................................................................................. x
Danh sách các hình ............................................................................................................. xi
Chương 1 MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề..................................................................................................................... 1
1.2. Mục đích ....................................................................................................................... 2
1.3. Yêu cầu ......................................................................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................................ 3
2.1. Nước thải công nghiệp.................................................................................................. 3
2.1.1. Định nghĩa nước thải ................................................................................................. 3
2.1.2. Định nghĩa nước thải công nghiệp ............................................................................ 3
2.1.3. Thành phần và nguy hại từ nước thải công nghiệp ................................................... 4
2.1.4. Tính chất nước thải công nghiệp ............................................................................... 4
2.1.4.1. Chất rắn của nước thải............................................................................................ 4
2.1.4.2. pH của nước thải..................................................................................................... 5
2.1.4.3. Các loại muối trong nước thải ................................................................................ 5
2.1.4.4. Các kim loại độc và chất hữu cơ độc trong nước thải ............................................ 6
2.1.4.5. Các tính chất khác của nước thải............................................................................ 6
2.2. Các phương pháp xử lý chất thải.................................................................................. 6
2.2.1. Phương pháp xử lý bằng cơ học ................................................................................ 6
2.2.1.1. Song chắn rác.......................................................................................................... 7
2.2.1.2. Lưới lọc .................................................................................................................. 7

vi


2.2.1.3. Lắng cát .................................................................................................................. 8
2.2.1.4. Tách dầu mỡ ........................................................................................................... 8


3.3.1. Các phương pháp nghiên cứu. ................................................................................ 23
3.3.2. Bố trí thí nghiệm...................................................................................................... 23
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................................... 28
4.1. Đặc tính nước thải công ty.......................................................................................... 28
4.2. Đánh giá khả năng sống của các chủng vi sinh vật trong chế phẩm .......................... 29
4.3. Xử lý sơ bộ chọn chế phẩm ........................................................................................ 29
4.4. Khảo sát sơ bộ sự kết hợp các chế phẩm.................................................................... 30
4.5. Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện sục khí và không sục khí..................................... 32
4.6. Khảo sát ảnh hưởng của pH lên khả năng xử lý của các chế phẩm ........................... 34
4.7. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ lên khả năng xử lý của các chế phẩm ................... 39
4.8. Kết hợp các điều kiện thích hợp xử lý nước thải........................................................ 43
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 46
5.1. Kết luận....................................................................................................................... 46
5.2. Đề nghị ....................................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 47
PHỤ LỤC

viii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD

Biochemical oxygen demand Nhu cầu oxy sinh hóa
Nhu cầu oxy sinh hóa toàn phần

BODtf
COD


tiếp theo

Vsv

Vi sinh vật

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Sự phụ thuộc kích thước hạt cát và kích thước lớp cát....................................... 8
Bảng 2.2 Nồng độ các chất dinh dưỡng cần thiết ............................................................ 14
Bảng 4.1 Các thành phần trong nước thải tại chi nhánh và TCVN 5945:2005 ............... 28
Bảng 4.2 Khả năng sống của vi sinh vật trong các chế phẩm .......................................... 29
Bảng 4.3 Kết quả xử lý sơ bộ của các chế phẩm sau 6 ngày xử lý .................................. 30
Bảng 4.4 Ảnh hưởng của sự phối trộn các chế phẩm đến việc xử lý nước thải............... 31
Bảng 4.5 Ảnh hưởng của sự sục khí đến khả năng xử lý nước thải của các chế phẩm ... 32
Bảng 4.6 Ảnh hưởng sự sục khí lên giá trị COD sau 4 ngày xử lý.................................. 33
Bảng 4.7 Ảnh hưởng của pH lên giá trị COD sau 4 ngày xử lý với các chế phẩm.......... 34
Bảng 4.8 Khảo sát ảnh hưởng của pH lên khả năng xử lý của AS1 ................................ 35
Bảng 4.9 Khảo sát ảnh hưởng của pH lên khả năng xử lý của AS3 ................................ 37
Bảng 4.10 Khảo sát ảnh hưởng của pH lên khả năng xử lý của AS5 ............................... 38
Bảng 4.11 Ảnh hưởng của các nồng độ chế phẩm lên giá trị COD ................................. 39
Bảng 4.12 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu sau khi xử lý bằng AS1 ở các nồng độ .............. 40
Bảng 4.13 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu sau khi xử lý bằng AS3 ở các nồng độ ................ 41
Bảng 4.14 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu sau khi xử lý bằng AS5 ở các nồng độ ................ 42
Bảng 4.15 Nước thải sau khi xử lý với AS1 ở các điều kiện thích hợp............................ 43
Bảng 4.16 Nước thải sau khi xử lý với AS3 ở các điều kiện thích hợp............................ 44
Bảng 4.17 Nước thải sau khi xử lý với AS5 ở các điều kiện thích hợp............................ 45


Sơ đồ dùng cation Na để khử độ cứng của nước ........................................... 10

Hình 2.8

Sơ đồ dùng ion Hydro khử độ cứng của nước ............................................... 10

Hình 2.9

Sơ đồ thiết bị làm sạch nước bằng phương pháp đông tụ.............................. 11

Hình 2.10 Ba giai đoạn của quá trình lên men yếm khí.................................................. 15
Hình 2.11 Sơ đồ các quá trình xử lý nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột .............. 16
Hình 2.12 Quy trình sản xuất phụ gia thức ăn chăn nuôi dạng rắn tại công ty .............. 20
Hình 2.13 Quy trình sản xuất thức ăn chăn nuôi dạng lỏng tại công ty.......................... 21
Hình 3.1

Sơ đồ tiến hành thí nghiệm ............................................................................ 27

xi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ở Việt Nam, mỗi ngày có khoảng 1 triệu m3 lượng nước thải công nghiệp thải ra
môi trường từ 219 khu chế xuất, khu công nghiệp (KCN). Nhưng chỉ 1/4 lượng nước trên
được xử lý trước khi thải. (Theo www.laodong.com.vn).
Đến cuối năm 2008, cả nước mới chỉ có 60 trong 219 khu công nghiệp – khu chế
xuất có nhà máy xử lý nước thải. Tuy nhiên, chất lượng nước sau khi xử lý vẫn chưa đạt
yêu cầu và chưa ổn định. Các nhà máy, xí nghiệp sản xuất ở nước ta phần lớn chưa có hệ


2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Nước thải công nghiệp
2.1.1. Định nghĩa nước thải
Hiến chương Châu Âu đã định nghĩa sự ô nhiễm nước như sau: “Ô nhiễm nước là sự
biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây
nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho
động vật nuôi và các loài hoang dã”.
Theo Tiêu chuẩn Việt Nam 5980 – 1995 và ISO 6107/1 – 1980: Nước thải là nước
đã được thải ra sau khi đã sử dụng hoặc được tạo ra trong một quá trình công nghệ và
không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó.
2.1.2. Định nghĩa nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuất) là nước thải từ các nhà
máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là
chủ yếu.
Trong công nghiệp, nước được sử dụng như là một loại nguyên liệu thô, hoặc
phương tiện sản xuất (nước cho các quá trình) và phục vụ cho các mục đích truyền nhiệt.
Nước cấp cho sản xuất có thể lấy từ mạng cấp nước sinh hoạt chung hoặc lấy trực tiếp từ
nguồn nước ngầm hay nước mặt nếu xí nghiệp có hệ thống xử lý nước riêng. Nhu cầu về
cấp nước và lượng nước thải trong sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Lượng nước thải
của các xí nghiệp công nghiệp được xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm được sản
xuất. Ngoài ra, trình độ công nghệ sản xuất và khối lượng sản xuất của xí nghiệp cũng có
ý nghĩa quan trọng. Lưu lượng tính cho một đơn vị sản phẩm có thể rất khác nhau. Lưu
lượng nước thải sản xuất lại dao động rất lớn. Vì vậy số liệu trong các tài liệu thường
không ổn định và ở nhiều xí nghiệp lại có khả năng tiết kiệm lượng nước cấp do sử dụng
hệ thống tuần hoàn nước trong sản xuất.

Các chất hữu cơ khó phân hủy: Không thể xử lý được bằng các biện pháp thông
thường. Ví dụ như thuốc trừ sâu, phenol...
Kim loại nặng: Có trong nước thải thương mại và công nghiệp và cần loại bỏ khi tái
sử dụng nước thải. Một số ion kim loại ức chế các quá trình xử lý sinh học.
2.1.4. Tính chất nước thải công nghiệp
2.1.4.1. Chất rắn của nước thải

4


Chất rắn trong nước thải bao gồm các chất rắn lơ lửng, chất rắn có khả năng lắng,
các hạt keo và chất rắn hòa tan. Tổng các chất rắn (Total solid, TS) trong nước thải là
phần còn lại sau khi đã cho nước thải bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ từ 103  105oC. Các
chất bay hơi ở nhiệt độ này không được coi là chất rắn.
Tổng các chất rắn có thể chia ra làm hai thành phần: chất rắn lơ lửng (có thể lọc
được) và chất rắn hòa tan (không lọc được).
Chất rắn lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) trong nước thải. Khi vận tốc của
dòng chảy bị giảm xuống (do nó chảy vào các hồ chứa lớn) phần lớn các chất rắn lơ lửng
sẽ bị lắng xuống đáy hồ, những hạt không lắng được sẽ tạo thành độ đục (turbidity) của
nước. Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để phân hủy làm giảm DO của nguồn nước.
Các cặn lắng sẽ làm đầy các bể chứa làm giảm thể tích hữu dụng của các bể này.
2.1.4.2. pH của nước thải
pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Các công trình xử
lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 
7,6. Như chúng ta đã biết, môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là môi trường
có pH từ 7  8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau.
Nước thải công nghiệp có pH rất khác nhau phụ thuộc từng loại công nghiệp. Các
xí nghiệp sản xuất có thể thải ra nước thải có tính acid hoặc kiềm rất cao chẳng những
làm cho nguồn nước không còn hữu dụng đối với các hoạt động giải trí như bơi lội, chèo
thuyền mà còn làm ảnh hưởng đến hệ thủy sinh vật.

Các nước thải từ nhà máy dệt, giấy, các nhà máy hóa chất có chứa các chất tạo bọt,
đây là một dạng ô nhiễm dễ phát hiện.
Oxy là nguyên liệu rất quan trọng cần thiết cho những sinh vật hiếu khí. Thiếu oxy
thì mọi quá trình trao đổi sẽ bị ngưng trệ và sinh vật sẽ chết. Trong điều kiện tự nhiên,
oxy hòa tan trong nước khoảng 8 – 10 mg/lít. Các chất gây ô nhiễm trong nước thường
làm giảm khả năng hòa tan của oxy.
2.2. Các phương pháp xử lý nước thải
2.2.1. Phương pháp xử lý bằng cơ học
Phương pháp này thường dùng để loại bỏ các tạp chất không tan trong nước như là:
gỗ, mẫu giấy, bao bì, dầu mỡ nổi, cát, sỏi..phương pháp này thường xử lý sơ bộ ban đầu.

6


2.2.1.1. Song chắn rác
Nhằm giữ lại các vật thô như giẻ, rác, vỏ hộp, mẫu đất đá… được giữ lại trước song
chắn rác.

Hình 2.3 Song chắn rác làm bằng kim loại và có tiết diện chữ nhật
( trinh dien
tu/xlnt/indexwater.htm).
2.2.1.2. Lưới lọc
Sau khi chắn rác, để có thể loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn, ta
đặt thêm lưới lọc.

Hình 2.4 Lưới lọc có kích thước lỗ từ 0,5 – 1 mm
( />
7



3

100

4–8

4

100

8 – 16

5

100

16 – 20

Hình 2.5 Bể lắng cát đợt 1 tách các chất rắn hữu cơ
( />2.2.1.4. Tách dầu mỡ
Nước thải một số công ty chế biến thực phẩm như thủy sản, bơ sữa, ép dầu… thường
có lẫn dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt nước. Nước thải
sau khi xử lý không có dầu mỡ mới được phép thải ra dòng nước.
2.2.1.5. Lọc cơ học
8


Lọc được dùng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà
bể lắng không lắng được.
Ngoài các biện pháp trên, trong phương pháp cơ học người ta còn dùng xilicon thủy

CO2 + 6Cl - + N2 + H2O

2.2.2.3. Phương pháp làm mềm nước
Là một giai đoạn xử lý quan trọng trong quá trình tái sử dụng nước. Để làm mềm
nước ta có thể thực hiện các phương pháp trao đổi ion
Bể chứa nước
Nước nguyên thủy

Lớp cation

Nước mềm
Thùng chứa nước muối
Hình 2.7 Sơ đồ dùng cation Na để khử độ cứng của nước.
Nước nguyên thủy

Thùng chứa nước muối

Màng cation hydro
Nước đi sản xuất

Hình 2.8 Sơ đồ dùng ion Hydro khử độ cứng của nước.

10


2.2.2.4. Phương pháp keo tụ
Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước
khá lớn, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không lắng được. Ta có thể làm tăng kích cỡ các
hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng
được. Quá trình trung hòa điện tích các hạt được gọi là quá trình đông tụ (coagulation), còn

Chúng vừa phân hủy vừa oxy hóa cơ chất tới sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O cùng
một số khí khác, hoặc khoáng hóa hợp chất nitơ và phospho, đồng thời đồng hóa các chất
hữu cơ, NH4, PO4 để sinh trưởng. Sinh khối của vi sinh vật tăng, sản sinh ra các enzyme
thủy phân và oxy hóa – khử làm tăng hoạt tính của quần thể vi sinh vật.

11


2.2.3.2. Vi sinh vật và sự lắng cặn
Các chất hữu cơ trong môi trường nước có thể sẽ được lắng dần xuống đáy. Vi
khuẩn và nấm có ảnh hưởng rất lớn trong việc tạo thành chất lắng cặn này.
Sinh trưởng và phát triển trong môi trường hữu cơ, các loài vi sinh vật có khả năng
làm: biến dạng, thay đổi kích thước và hình dạng các chất này và có thể làm thay đổi tốc
độ sa lắng. Nhờ có sự bám của các vi sinh vật trong nước các hạt nhỏ lại được liên kết với
nhau tạo thành hạt lớn. Khả năng này của nấm sợi có tác dụng rất lớn.
Ngoài ra các loài vi sinh vật cũng có khả năng làm sa lắng bằng quá trình trao đổi
chất của chúng. Thí dụ: nhiều trường hợp ở dòng chảy có sự tạo thành lớp vôi hóa do sự
thay đổi pH môi trường. Sự thay đổi này chính là kết quả hoạt động của các loài vi sinh
vật khác nhau. Khi pH chuyển dịch sang vùng kiềm sẽ xảy ra quá trình amon hóa, phản
nitrat và phản sulfat hóa cũng như quá trình phân giải các muối canxi. Các quá trình vi
sinh vật quan trọng nhất trong tạo kết tủa vôi được thực hiện như sau:
(NH4)2CO3 + CaSO4

CaCO3 + (NH4)2SO4

Ca(NO3)2 + 3H2 + C

CaCO3 + 3H2O + N2

Ca(COOCH3)2 + 4O2

Hoặc
Các chất hữu cơ + O2

vi khuẩn

sản phẩm quá + sản phẩm đã

các chất dinh dưỡng

trình oxy hóa

được tổng hợp

Sự oxy hóa các chất hữu cơ và một số chất khoáng trong tế bào sống được gọi là hô
hấp. Nhờ năng lượng do vi sinh vật sinh ra trong quá trình hô hấp chúng mới có thể tổng
hợp các chất mới sinh trưởng, sinh sản, phát triển, trao đổi nhiệt và vận động.
Theo Eckenfelder W.W và Conon D.J (1961) thì quá trình xử lý sinh hóa hiếu khí
nước thải gồm 3 giai đoạn biểu thị bởi các phản ứng sau:
1/ Oxy hóa các chất hữu cơ:
CxHyOz + O2

enzyme

CO2 + H2O + ΔH (1)

2/ Tổng hợp để xây dựng tế bào
CxHyOz +NH3 + O2 enzyme tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2 – ΔH (2)
3/ Oxy hóa chất liệu tế bào (tự oxy hóa):
C5H7NO2 + O2


Bảng 2.2 Nồng độ các chất dinh dưỡng cần thiết
BOD toàn phần
của nước thải , mg/l
< 500
100 – 500

Nồng độ nitơ
trong muối amon , mg/l
15
25

Nồng độ phospho
theo P2O5, mg/l
3
8

Khi các nguyên tố dinh dưỡng ở dạng các hợp chất giống như các hợp chất trong tế
bào thì sẽ tốt, dễ hấp thụ vào tế bào vi sinh vật. Ví dụ: nitơ của các chất trong tế bào ở
dạng khử (NH4+); phospho ở trạng thái oxy hóa (PO43-) những chất này là chất dinh
dưỡng tốt đối với vi sinh vật.
Thiếu các nguyên tố dinh dưỡng sẽ kìm hãm và ngăn cản quá trình oxy hóa sinh hóa.
Nếu thiếu nitơ một cách lâu dài, ngoài việc cản trở quá trình sinh hóa còn tạo bùn
hoạt tính khó lắng sẽ trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt hai.
Nếu thiếu phospho trong nước thải sẽ tạo ra vi sinh vật dạng sợi chỉ làm cho quá
trình lắng diễn ra chậm và giảm hiệu suất oxy hóa các chất hữu cơ.
Yêu cầu về lượng các nguyên tố dinh dưỡng không cố định, bởi vì sự phát triển vi
sinh vật khi oxy hóa các chất khác nhau sẽ không đều nhau. Để xác định sơ bộ lượng
nguyên tố dinh dưỡng cần thiết đối với nhiều loại nước thải công nghiệp có thể chọn tỷ lệ
sau BODtf : N: P = 100: 5: 1.
14