Nâng cao hiệu quả loại bỏ chì trong nước thải ô nhiễm chì của hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sulfate nội tại thu được từ nước thải ô nhiễm

Trong bài viết này, chúng tôi tiến hành đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ COD/SO4 2- lên khả năng tạo sulfide của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF nghiên cứu để lựa chọn tỷ lệ COD/SO4 2- phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nhiễm chì ở Đông Mai, Hưng Yên.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nâng cao hiệu quả loại bỏ chì trong nước thải ô nhiễm chì của hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sulfate nội tại thu được từ nước thải ô nhiễm TẠP CHÍ SINH HỌC 2013, 35(3se): 73-78 NÂNG CAO HIỆU QUẢ LOẠI BỎ CHÌ TRONG NƯỚC THẢI Ô NHIỄM CHÌ CỦA HỖN HỢP CHỦNG VI KHUẨN KHỬ SULFATE NỘI TẠI THU ĐƯỢC TỪ NƯỚC THẢI Ô NHIỄM Kiều Thị Quỳnh Hoa*, Nguyễn Thanh Bình, Đặng Thị Yến, Vương Thị Nga Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam, *ktquynhhoa@ibt.ac.vn TÓM TẮT: Xử lý nước thải nhiễm chì (Pb) thông qua phản ứng kết tủa giữa ion chì hòa tan độc hại và ion sulfide tạo ra bởi vi khuẩn khử sulfate (KSF) đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới bởi hiệu quả xử lý cao, kinh tế và an toàn với môi trường. Tuy nhiên, bên cạnh các yếu tố như pH, nguồn carbon, tỷ lệ COD/SO42- là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý nước thải nhiễm chì. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ COD/SO42- tới khả năng tạo sulfide và loại chì của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF DM10 (consortium of SRB-DM10) thu được từ nước thải làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai, tỉnh Hưng Yên. Kết quả cho thấy, trong số các hỗn hợp chủng nghiên cứu, hỗn hợp chủng DM10 có khả năng chống chịu chì cao (100 mg/l). Khả năng sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 tốt nhất khi tỷ lệ COD/SO42- là 3 với 92% lượng sulfate ban đầu được chuyển hóa tạo thành 456 mg sulfide/l sau 6 ngày thí nghiệm. Trong môi trường bổ sung 50-100 mg chì/l và tỷ lệ COD/SO42- là 2 và 3, hiệu quả loại bỏ chì của hỗn hợp chủng DM10 đạt tới 99-100%. Do đó, tỷ lệ COD/SO42- là 2 phù hợp để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nhiễm chì. Từ khóa: kết tủa chì, khử sulfate, nước thải ô nhiễm chì, tạo sulfide, vi khuẩn KSF. MỞ ĐẦU Ở Việt Nam hiện có hàng trăm làng nghề sản xuất và tái chế kim loại như đúc đồng, tái chế chì, mạ, gia công cán thép. Tuy nhiên, do phần lớn các làng nghề đều sản xuất thủ công chưa tập trung, chưa có hệ thống thoát nước và xử lý nước thải nên đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người và môi trường. Làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên là một trong những làng nghề ô nhiễm kim loại nặng cần được đặc biệt quan tâm. Nước thải ô nhiễm chì từ quá trình sản xuất, tái chế pin, ắc quy xâm nhập vào cơ thể người chủ yếu qua đường hô hấp, tiêu hóa, gây ức chế một số enzyme quan trọng, làm rối loạn quá trình tạo huyết ở tủy, phá vỡ quá trình tạo hồng cầu, gây hại đến hệ thần kinh, nhất là hệ thần kinh của trẻ sơ sinh [4]. Các phương pháp chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng nói chung và chì nói riêng là phương pháp hóa-lý (kết tủa hóa học, oxy hóa-khử, trao đổi ion, xử lý điện hóa) và sinh học (hấp phụ và hấp thụ bằng thực vật thủy sinh, vật liệu sinh học; chuyển hóa sinh học bằng sản phẩm trao đổi chất của vi sinh vật) [10, 12, 15]. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, phương pháp xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng (Cu, Ni, Fe, Zn, Cd, Hg, Cr) bằng vi khuẩn KSF thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới và đạt được những thành công nhất định [6, 9, 13, 16]. Phương pháp này dựa trên khả năng khử ion sulfate (SO42-) đồng thời oxy hóa các hợp chất hữu cơ (lactate, acetate, ethanol, methanol) tạo ion sulfide (H2S, HS- và S2-) của vi khuẩn KSF. Ion sulfide phản ứng với ion kim loại hòa tan độc hại tạo kết tủa kim loại dưới dạng sulfide bền vững [8, 11]. Phản ứng loại bỏ chì của vi khuẩn KSF sử dụng lactate như sau: 2CH3CHOHCOOH + 3SO42- → 3H2S + 6HCO3Pb2+ + H2S → PbS↓ + 2H+ Ưu điểm của phương pháp này là giá thành xử lý phù hợp, không tạo hóa chất tồn dư gây ô nhiễm thứ cấp, lượng cặn tạo ra từ kết tủa sulfide không đáng kể. Hơn nữa, kết tủa chì dưới dạng sulfide bền vững không những an toàn với môi trường mà còn có thể thu hồi và tái chế [5]. Như trên đã đề cập, hàm lượng sulfide có ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả xử lý do ion sulfide phản ứng với ion chì tạo kết tủa dưới dạng sulfide bền vững. Vì vậy, để quá trình xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng nói chung và chì nói riêng ổn định và đạt hiệu quả cao, việc 73 Kieu Thi Quynh Hoa, Nguyen Thanh Binh, Dang Thi Yen, Vuong Thi Nga kiểm soát hàm lượng sulfide tạo ra thông qua lựa chọn tỷ lệ COD/SO42- phù hợp là vô cùng quan trọng, đặc biệt đối với những hệ thống xử lý hoạt động trong thời gian dài. Nếu tỷ lệ COD/SO42- quá thấp, dẫn đến hàm lượng sulfide tạo ra không đủ để loại bỏ hết ion chì trong nước thải, còn nếu hàm lượng sulfide dư thừa (do tỷ lệ COD/SO42- cao) sẽ ức chế khả năng sinh trưởng của vi khuẩn KSF làm giảm hiệu quả xử lý. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ COD/SO42lên khả năng tạo sulfide của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF nghiên cứu để lựa chọn tỷ lệ COD/SO42- phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nhiễm chì ở Đông Mai, Hưng Yên. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu Hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF từ các mẫu bùn và nước nhiễm chì được làm giàu trên môi trường Postgate B (PB) [14] ...