Công nghệ mới từ vi sinh vật bản địa
Đây là kết quả của đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nước thải nhiễm xăng dầu ứng dụng vi sinh vật bản địa”, vừa được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu trong năm 2018. Tính mới của công nghệ là áp dụng vi sinh vật bản địa và nhả chậm làm tăng sự tiếp xúc của vi sinh vật với dầu, do đó làm tăng hiệu suất phân hủy dầu trong nước.
ThS. Đinh Thị Vân (chủ nhiệm đề tài) cho biết, xăng dầu là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là môi trường nước. Thực tế, mọi hoạt động liên quan đến xăng dầu (như sửa chữa động cơ, rửa các phương tiện, xúc rửa bể chứa nhiên liệu, máy móc hoạt động bằng nhiên liệu xăng dầu, hoạt động thăm dò, khai thác, chế biến, lưu trữ, vận chuyển, phân phối xăng dầu) đều có nguy cơ phát thải nhiễm xăng dầu. Nước thải nhiễm dầu gây ô nhiễm nguồn nước và có hại đến môi trường sinh thái, đặc biệt là nguồn lợi thủy sản và tài nguyên nước. Một số công nghệ xử lý nước thải nhiễm dầu đã được áp dụng (như tuyển nổi, lắng lọc, chưng cất, xử lý vi sinh) và có hiệu quả tại Việt Nam. Tuy nhiên các công nghệ này đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn, diện tích nhiều hoặc phải dùng năng lượng và hóa chất thường xuyên. Đây là những điểm hạn chế khi áp dụng cho những cơ sở sản xuất nhỏ, lẻ với lưu lượng nước thải không nhiều.
Xử lý nước thải ô nhiễm xăng dầu bằng phân hủy sinh học dựa trên hoạt động của vi sinh vật phân hủy dầu tại vùng ô nhiễm xăng dầu là giải pháp xử lý triệt để, thân thiện môi trường, không làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái nói chung và khu hệ vi sinh vật nói riêng. Tuy nhiên, trong tự nhiên, hệ vi sinh vật này thường có số lượng ít. Đồng thời, tại các hệ thống xử lý, chúng thường có xu hướng ít phân bố ở tầng mặt, trong khi xăng dầu lại nên nổi trên mặt nước, khiến vi sinh vật khó tiếp xúc trực tiếp Ngoài ra, do thiếu các nguồn khoáng vi lượng cần thiết cho sinh trưởng, nên nếu không có sự hỗ trợ (bổ sung vi sinh vật hay nguồn dinh dưỡng) các vi sinh vật bản địa sẵn có trong các hệ thống xử lý rất khó phát huy được khả năng phân hủy xăng dầu.
Để đạt hiệu quả tối ưu về mặt kinh tế, nhóm tác giả nghiên cứu đã áp dụng công nghệ phân tách dầu bằng cơ học, kết hợp sử dụng các chủng vi sinh vật bản địa để phân hủy lượng dầu trong nước thải. Việc tuyển chọn, tập hợp vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu được tiến hành với các mẫu đất, bùn nhiễm xăng dầu tại một số địa điểm có các hoạt động sửa chữa động cơ và rửa xe tại Quân khu 7.
Nhóm nghiên cứu đã tuyển chọn và phân lập được 3 chủng vi khuẩn và 3 chủng nấm men có khả năng phân hủy dầu. Tổ hợp vi sinh vật có khả năng phân hủy 93% hàm lượng dầu bổ sung sau 9 ngày thử nghiệm. Nhiệt độ tối ưu cho vi khuẩn và nấm men là khoảng 300C, pH tối ưu là trung tính, các chủng vi sinh vật phát triển ở nồng độ muối loãng 0,1%. Bằng phương pháp sinh học phân tử, đã định danh được 6 chủng vi sinh vật trong tổ hợp, bao gồm: Chủng VKbt1 được đặt tên là Chryseobacterium defluvii VKbt1; chủng VKbt2 (Chryseobacterium gleum VKbt2); chủng VKbx (Pseudomonas sp. VKbx); chủng NMbt1 (Pichia jadinii NMbt1); chủng NMbt2 (Candida tropicalis NMbt2); chủng NMbx (Candida tropicalis). Qua đó, đã chế tạo được chế phẩm sinh học dạng viên 5 kg và dạng tấm 10m2 đạt 109CFU/ml.
Bằng các kỹ thuật bao gói, tạo tấm, hấp phụ, nhả chậm và tuyển nổi, nhóm nghiên cứu đã xây dựng được quy trình xử lý nước thải nhiễm xăng dầu quy mô 5m3/24 giờ, ứng dụng chế phẩm sinh học từ vi sinh vật bản địa để xử lý nước nhiễm dầu mỡ. Hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu được thử nghiệm tại Xưởng Z735 (Cục Kỹ thuật Quân khu 7). Nước thải sau xử lý đạt chuẩn đầu ra mức B theo quy chuẩn môi trường QCVN 29:2010/BTNMT.
Chủ động áp dụng diện rộng
Theo ThS. Đinh Thị Vân, thành công của đề tài góp phần bổ sung dữ liệu khoa học và bộ sưu tập các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu mỏ phân lập tại các khu nhiễm dầu; nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học dạng viên và dạng tấm ứng dụng cho hệ thống xử lý nước thải bị ô nhiễm xăng dầu. Ưu điểm của công nghệ là tận dụng dòng chảy của nước thải, tuyển nổi hấp phụ để tách pha và hệ vi sinh vật bản địa để phân hủy dầu có trong nước thải, do đó không làm phát sinh chi phí sau khi hệ thống đi vào hoạt động; lượng vi sinh vật bản địa có khả năng phân hủy dầu có mật độ cao hơn ngoài tự nhiên, chúng được tiếp xúc với dầu nhiều hơn nhờ được mang lên vật liệu hấp phụ dầu, do đó khả năng xử lý sẽ tăng lên nhiều lần. Ngoài ra, sản phẩm được thiết kế, chế tạo, lắp ráp trong nước, vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp, phù hợp với các đơn vị vừa và nhỏ cần giảm tối đa chi phí đầu vào. Nhờ vậy, có thể áp dụng rộng rãi công nghệ này cho các đơn vị, xí nghiệp quy mô nhỏ và vừa như các hệ thống rửa xe, trạm xăng dầu, gara ô tô, trạm sửa chữa phương tiện,… Hệ thống xử lý nước thải do đề tài chế tạo mới cũng có thể áp dụng vào các hệ thống xử lý hiện có.
Mặt khác, đề tài cũng hoàn thiện được quy trình chế tạo tấm vi sinh vật để xử lý nước thải nhiễm dầu. Quy trình gồm các bước tuyển chọn và phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy xăng dầu trong nước thải bằng phương pháp nuôi cấy tích lũy, sau đó tạo các viên bao gói dạng hạt có chứa vi sinh và gắn các hạt này lên giá thể làm từ xơ dừa và dùng giá thể này gắn trên các tấm kim loại theo kích thước tùy ý để sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải nhiễm xăng dầu. Đây là quá trình có khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu có hiệu quả cao, vận hành đơn giản, thân thiện với môi trường, tiết kiệm chi phí hơn so với các phương pháp khác và hoàn toàn phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam.
Do đó, nhóm có thể chủ động sản xuất chế phẩm sinh học với số lượng lớn và áp dụng công nghệ trên diện rộng để xử lý nước thải nhiễm dầu. Tuy nhiên, để sản phẩm đi vào thị trường, cần quảng bá thêm về sản phẩm bằng cách sản xuất hàng loạt chế phẩm, áp dụng tại vài địa điểm trong địa bàn TP.HCM. Về mặt quản lý nhà nước cần có nghiên cứu về mức độ phát thải, kiểm tra các đơn vị hoạt động có nguy cơ phát thải và có quy định về mức độ phát thải. Các cơ sở sẽ được tự mình lựa chọn công nghệ xử lý theo hướng công nghệ nào đơn giản, chi phí thấp.
Hiện tại, nhóm tác giả sẵn sàng chuyển giao công nghệ cho những đơn vị nhỏ và vừa (những trạm rửa xe, trạm xăng, kho xăng dầu,...) để ứng dụng xử lý nước thải nhiễm dầu mỡ. Đồng thời mong muốn áp dụng sản xuất và đưa ra thị trường chế phẩm sinh học xử lý nước thải nhiễm dầu. Ước tính chi phí xử lý bằng công nghệ này cho loại nước thải vượt loại B (mức 5, hàm lượng COD >600 mg/l) là 31.050 đồng/m3.
Vân Nguyễn (CESTI)