Ảnh Hưởng Ph Đến Vsv (A): Đối Với Ebb Cải Tiến, (B) Mẫu Đối Chứng Nghiên

Sơ đồ thí nghiệm

H2SO4

NaOH

Thùng thí

nghiệm

EBB cải

tiến

H2SO4

NaOH

(a) (b)

Hình 2. 5. Ảnh hưởng pH đến VSV (a): đối với EBB cải tiến, (b) mẫu đối chứng Nghiên cứu cũng nhằm mục đích chọn phạm vi pH phù hợp cho sự phát triển

và độ bám dính của VSV trong vật liệu EBB cải tiến. Các khối EBB cải tiến được đưa vào bể chứa với dung tích 50 lít. Chế phẩm sinh học Sagi Bio2 được đưa vào cấy trong bể thực nghiệm là 50 ml với mật VSV 108 CFU/ml cùng bổ sung các chất dinh dưõng cho VSV theo tỷ lệ BOD:N:P là 100:5:1.

Trong thời gian 10 ngày, số lượng VSV hiếu khí và VSV kị khí trong các khối EBB cải tiến được đo mật độ và so sánh với số lượng trước khi thực nghiệm.

Trong thực nghiệm này, cũng có một hệ thống thực nghiệm đối chứng (Hình 2.4) ( bể không có EBB cải tiến được đặt bên trong), được vận hành song song với bể có EBB cải tiến bên trong để so sánh hiểu quả xử lý COD của EBB cải tiến.

Các giai đoạn thực nghiệm

Thực nghiệm được chia thành 3 giai đoạn như trong Bảng 2.4. Các mẫu nước được lấy từ hai bể và được phân tích COD cho mỗi giai đoạn ở các ngày thứ 1, thứ 5 và thứ 10.

Bảng 2. 4. Các giai đoạn thực nghiệm ở các phạm vi pH khác nhau.

Giai đoạn

Giai đoạn 1	Giai đoạn 2	Giai đoạn 3
Dải pH	4 ÷ 5	7 ÷ 8	9 ÷ 10
Số ngày thực nghiệm	10	10	10

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 143 trang tài liệu này.

Các dải pH ( 4÷5, 7÷8 và 9÷10) được kiểm soát chặt chẽ bởi bộ điều khiển pH BL981411. Bốn viên EBB cải tiến với trọng lượng 0,7 kg/viên được đưa vào bể thực nghiệm có dung tích 50 lít (Hình 2.5); dung dịch NaOH (5%) và H2SO4 (5%) được sử dụng để điều chỉnh pH. Thực nghiệm được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ thường. Ở mỗi giai đoạn mới, nước thải trong bể thực nghiệm được thay mới. Chỉ tiêu COD được đo bằng phương pháp Dichromate sử dụng K2Cr2O7 làm tác nhân oxy hóa ( tiêu chuẩn ISO 6060:1989)

2.6.3. Phương pháp xác định hiệu quả hấp phụ Amoni của vật liệu EBB cải tiến

Thực nghiệm

Dung dịch NH4Cl được chuẩn bị trong nước cất bão hoà khí Ar. Vật liệu EBB cải tiến trước khi hấp phụ ion Amoni được xử lý bề mặt trong bể siêu âm trong 15 phút. Quá trình hấp phụ được thực hiện với các nồng độ dung dịch ban đầu, pH và lượng chất hấp phụ xác định, tùy theo thí nghiệm, dung dịch NaOH 0.1M và HCl 0.1M để điều chỉnh pH. Các mẫu được lắc trên máy lắc rung tốc độ 120 vòng /phút. Sau đó li tâm, lọc lấy dung dịch để phân tích lượng ion Amoni còn lại.

Để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Amoni của vật liệu, thực hiện dãy thí nghiệm sau:

- Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion Amoni của vật liệu:

Chuẩn bị 9 mẫu dung dịch có nồng độ ion NH4Cl 30 mg/L, khối lượng vật liệu hấp phụ 150 g/L. Giá trị pH của các mẫu thí nghiệm được chỉnh lần lượt là 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ,9 và 10.

- Động học hấp phụ ion Amoni và ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến hiệu quả hấp phụ của vật liệu:

Dung dịch NH4Cl có nồng độ NH4+ ban đầu là 10, 30, 45 mg/L, khối lượng rắn 150 g/L, duy trì pH 6. Thời gian lấy mẫu lần lượt là: 30, 60, 90, 120,150, 180,

240, 360, 480 và 720 phút.

- Động học hấp phụ:

Để nghiên cứu động học hấp phụ của ion N trên vật liệu EBB cải tiến, hai mô hình động học được khảo sát:

Mô hình động học biểu kiến bậc nhất:

ln (qe – qt) = lnqe – K1.t (2.1)

Mô hình động học biểu kiến bậc hai:

Trong đó:

𝑡

𝑞𝑡

= 1

K2.𝑞𝑒2

+𝑡

𝑞𝑒

(2.2)

qe (mg/g): lượng NH4+ bị hấp phụ tại trạng thái cân bằng qt (mg/g): lượng NH4+ bị hấp phụ tại thời điểm t (phút) K1 (phút-1): hằng số tốc độ biểu kiến bậc nhất

K2 (mg/g. phút1/2): hằng số tốc độ biểu kiến bậc hai.

- Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ:

Dung dịch NH4Cl có nồng độ ban đầu là 30 mg/L, nồng độ hấp phụ được sử dụng lần lượt là 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 và 500 g/L, pH tại 6. Thời gian lấy mẫu là sau 240 phút tiếp xúc.

- Đẳng nhiệt hấp phụ ion Amoni của vật liệu:

Tiến hành thí nghiệm với các điều kiện sau: Hàm lượng rắn là 150 g/L, nồng độ NH4Cl ban đầu lần lượt là: 10, 16, 20, 25, 30, 45, 50 và 60 mg/L; pH được kiểm soát tại giá trị là 6. Thời gian tiếp xúc là 240 phút.

Xác định các hằng số của phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir:

(2.3)

Trong đó:

q – Dung lượng hấp phụ tại thời điểm đạt cân bằng (mg/g) qmax – Dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)

Cf – Nồng độ lúc cân bằng (mg/L)

b - Hằng số đặc trưng cho tương tác của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.

Phương trình này có thể chuyển thành dạng:

C f 

qmax

.C f

 1

b.qmax

(2.4)

Đây là phương trình đường thẳng biểu thị sự phụ thuộc tuyến tính của Cf /q vào Cf.

Trong đó:

qe Dung lượng hấp phụ khi đạt cân bằng (mg/g).

qmax Dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).

Cf Nồng độ lúc cân bằng (mg/L).

b Hằng số đặc trưng cho tương tác của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.

- Phân tích xác định hàm lượng ion Amoni

Nồng độ ion Amoni trong nước được xác định bằng phương pháp đo màu với thuốc thử Nessler.

Trong môi trường kiềm NH4+ tác dụng với thuốc thử Nessler tạo thành phức có màu từ vàng đến nâu, phụ thuộc vào nồng độ Amoni trong dung dịch.

Yếu tố cản trở: sắt gây cản trở xác định, được loại bỏ bằng muối xenhet complexon (III). Các hợp chất hữu cơ, các ancol, andehyt, các amin béo vào thơm, các cloramin phản ứng với thuốc thử Nessler, khi có mặt chúng trong nước phải chưng cất để tách Amoni trước khi xác định. Trong trường hợp nước đục phải xử lý bằng dung dịch kẽm sufat 25%.

Cách xác định: lấy 5 ml mẫu, thêm tương ứng 0,2 ml xenetic và 0,5 ml dung dịch Nessler. Để yên trong 10 phút, sau đó tiến hành đo hấp phụ quang ở bước sóng 420 nm.

(2.5)

Trong đó:

R: hiệu quả loại bỏ (%)

Co: nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu (mg/L)

Ce: nồng độ chất bị hấp phụ tại thời điểm lấy mẫu (mg/L).

2.6.4. Phương pháp xác định hiệu quả hoạt động VSV trong EBB cải tiến bằng kỹ thuật sinh học phân tử

Hệ thực nghiệm theo dõi mật độ VSV trong vật liệu EBB cải tiến bằng kỹ thuật sinh học phân tử được bố trí trong Hình 2.6.

Hình 2. 6. Hệ thực nghiệm đánh giá hoạt động của VSV trong vật liệu EBB cải tiến Trong đó:

(i) Máng nước A1: Có vật liệu EBB cải tiến; có cấy VSV từ chế phẩm Sagi-Bio 2; có cấp khí.

(ii) Máng nước A2: Có vật liệu EBB cải tiến; không cấp khí; có cấy VSV từ chế phẩm Sagi-Bio 2

(iii) Máng nước A3: Có vật liệu đệm xốp đối chứng, có cấy VSV từ chế phẩm Sagi-Bio 2, có cấp khí

(iv) Máng nước A4: không vật liệu EBB cải tiến, không cấy VSV, không cấp khí,

(v) Máng nước A5: Không có vật liệu EBB, không cấy VSV, có cấp khí

Nước thải sinh hoạt được lấy tại một cống ở phường Nghĩa Đô, quận Cầu Giấy, Hà Nội được mang về chạy thực nghiệm. Nước thải sinh hoạt được đựng trong thùng có dung tích 200 lít. Tại đây, có 05 bơm định lượng được điều chỉnh lưu lượng như nhau. Nước thải từ 05 bơm định lượng được chia đều vào trong 05 máng nước của hệ thực nghiệm. Nước thải được phân tích và xác định các chỉ tiêu như COD, Amoni hàng ngày và sau 10 ngày thì lấy mẫu đi phân tích đánh giá quần xã vi sinh trong các mẫu thử nghiệm bằng kỹ thuật sinh học điện di biến tính DGGE.

- Kỹ thuật tách DNA

Với mục đích là phân tích sự đa dạng quần xã vi khuẩn trong vật liệu EBB cải tiến trước và sau khi cấy các chủng VSV ở trong chế phẩm Sagi-Bio 2.

+ Xử lý mẫu

Mỗi mẫu vật liệu lọc được ngâm trong nước MQ vô trùng, dùng tác động cơ học tác động mạnh làm cho các tế bào VSV bám trên bề mặt vật liệu lọc hòa tan vào nước nhằm thu được tối đa lượng tế bào VSV bám trên bề mặt của vật liệu lọc.

2 mL mỗi mẫu nước thu được ở trên được ly tâm ở 6000 vòng/phút trong 10 phút ở nhiệt độ phòng để thu cặn tế bào.

Bổ sung 1 ml nước MQ vô trùng vào mỗi ống, khuấy tan cặn tế bào sau đó tiếp tục ly tâm 6000 vòng/phút trong 10 phút ở nhiệt độ phòng (để rửa mẫu).

Hút bỏ phần dịch. Bổ sung 300 µl nước MQ vô trùng vào mẫu, khuấy cho phần cặn hòa tan lại.

+ Tách DNA tổng số

Bổ sung 300 µL hỗn hợp Phenol-Chloroform-isoamyl alcohol (25:24:1) khuấy kỹ bằng vortex hoặc dùng tay trong khoảng 30 giây.

Ly tâm ở 14000 v/p, RT, trong 12÷15 phút.

Dùng pipet nhẹ hút pha dịch nổi trên cùng và chuyển sang 1 ống eppendor khác (khoảng 200 µL).

Bổ sung theo thứ tự: 1 µL Glycogen, 100µl ammonium acetate 7,5M và 750µl Ethanol 100%.

Ủ trong ngăn đá (- 20oC) qua đêm

Ly tâm ở 14000 v/p, 4oC trong 30 phút để tủa DNA.

Gạn bỏ phần dịch, bổ sung 150µl ethanol 70%, mix nhẹ bằng pipet.

Ly tâm ở 14000 v/p, 4oC trong 10 phút để rửa DNA. Lặp lại bước này 2 lần.

Gạn bỏ phần dịch, để khô.

Bổ sung 20 µl nước PCR vào để hòa tan DNA.

Chuẩn bị dung dịch

- Kỹ thuật điện di DGGE

Chuẩn bị dung dịch biến tính

Bảng 2. 5. Tỷ lệ các dung dịch biến tính để tiến hành thực nghiệm.

Stock solutions

45% biến tính	60% biến tính	0% biến tính
60% - dung dịch	7,5 mL	10 mL	0 mL
0% - dung dịch	2,5 mL	/	5 Ml
TEMED	8 µL	8 µL	5µL
APS 10%	40 L	40µL	22L

Các bước tiến hành:

+ Lắp khuôn gel.

+ Hút 2 ml dung dịch biến tính (45% và 60%) vào dụng cụ đổ gel, 60% đặt bên phải (có đầu ra), 45% phía bên trái, mở các van, đặt kim vào khoảng giữa của tấm kính (để solutions chạy đều bên trong).

+ Bật công tắc pumper, đặt ở tốc độ bơm nhỏ nhất. Sau khi hết 2 dung dịch 60% và 45% để khoảng 30 phút cho khô.

+ Đặt lược vào giữa 2 tấm kính, dùng pipet tra 0 % solution vào nhẹ nhàng và tránh gây bóng khí.

+ Để bản gel ổn định sau 3 giờ.

+ Bật thiết bị điện di khoảng 1 giờ, đạt tới 60oC trước khi tiến hành.

+ Rút lược ra khỏi bản gel, rửa sạch từng giếng bằng pipet, kiểm tra chất lượng giếng bằng cách nhỏ Loading dye đã pha loãng vào các giếng. Đặt bản gel vào buồng điện di.

+ Mix Loading dye với các mẫu (7µl +10 µl mẫu). Dùng pipet nhỏ từng mẫu lần lượt vào các giếng từ trái qua phải.

+ Bật nguồn điện, chạy 120 V trong 30 phút để hỗn hợp mẫu-loading dye đi vào bản gel, sau đó điện di ở hiệu điện thế 38 V/16 giờ (từ 17h30÷9h30 hôm sau)

+ Đưa bản gel ra, tháo tấm kính và đánh dấu bằng cách cắt 1 góc nhỏ phía dưới bản gel.

+ Nhuộm gel trong 30 phút trong dung dịch nhuộm GreenSafe, rửa lại bằng nước cất 10 phút.

+ Đưa bản gel lên bàn soi gel, quan sát và chụp ảnh.

2.6.5. Phương pháp đánh giá hiệu suất xử lý COD và Amoni của vật liệu EBB cải tiến trong phòng thí nghiệm.

Hệ thí nghiệm EBB cải tiến được thể hiện dưới Hình 2.7. Mô hình này làm chủ yếu từ nhựa PVC, kích thước máng phản ứng EBB cải tiến với chiều dài 1,4 mét, chiều rộng 10 cm, chiều cao 13 cm. Trong lòng máng xếp 4 viên EBB với trọng lượng mỗi viên là 2,5 kg. Khoảng cách giữa các EBB cải tiến là 5 cm.

Hình 2. 7. Mô hình thí nghiệm EBB cải tiến.

Bể xử lý có tổng thể tích là 18,2 lít với thể tích hữu ích là 12 lít (bể số 1). Nước thải sinh hoạt được lấy từ một cửa xả nước thải ở phường Nghĩa Đô, quận Cầu Giấy, Hà Nội. Nước thải đầu vào được xác định qua các thông số COD và Amoni có nồng