TỔNG QUAN VỀ ENZYME RÁC TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
Enzyme rác
Enzyme sinh học từ rác GE (Garbage Enzyme) là một sản phẩm được phát triển bởi tiến sĩ Rokuson người Thái, bao gồm hỗn hợp các chất hữu cơ như protein tự nhiên, muối khoáng, hormone tăng trưởng và enzyme Những thành phần này được hình thành thông qua quá trình lên men rác thải hữu cơ, mang lại nhiều lợi ích cho môi trường và sức khỏe.
Các hợp chất này không chỉ có khả năng tạo ra xúc tác sinh học mà còn giúp phá vỡ cấu trúc của các chất bẩn, từ đó góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trường Hơn nữa, chúng còn là nguồn hữu cơ quan trọng, hỗ trợ các hoạt động sống của cây trồng.
1.1.2 Đặc tính của Enzyme rác
Enzyme rác là một dung dịch phức tạp có màu nâu sẫm và mùi chua ngọt, được tạo ra từ quá trình lên men vỏ trái cây, rau, đường và nước Chúng có nhiều chức năng, bao gồm khả năng phân hủy và tăng tốc độ phản ứng.
Bảng 1.1: Đặc điểm của enzym rác (đơn vị mg/L trừ pH)
Tham số Giá trị Độ pH 3,5
1.1.3 Quy trình chế tạo enzyme rác
Rác thải hữu cơ bao gồm vỏ trái cây, vỏ rau củ, và các loại dược liệu như vỏ cam, vỏ bưởi, nha đam, hương nhu, bồ hòn, dứa, giúp tận dụng nguồn rác có sẵn trong gia đình Đường đóng vai trò là chất xúc tác, thúc đẩy quá trình ủ và cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật trong giai đoạn đầu phát triển.
Nước sạch: nếu sử dụng nước máy, nên để mặt thoáng trong 24h giúp nước bốc hơi lượng clo.
Vật liệu ủ: các loại chai nhựa, bình nhựa có khả năng dãn nở Không sử dụng các loại bình thủy tinh Vật liệu ủ phải có nắp đậy kín.[1]
Cho mật rỉ đường, vỏ rau củ quả thừa và nước với tỉ lệ 1:3:10 vào thùng nhựa, khuấy đều và đậy kín.
Rau củ quả trước khi ủ nên được cắt nhỏ để đẩy nhanh thời gian lên men.
Trong vòng 1 tháng đầu tiên, thường xuyên lắc đều bình ủ để rác phủ đều dung dịch ủ và xả bớt khí trong bình.
Sau khoảng 3 tháng, tiến hành chiết rót enzyme bằng cách lọc bỏ bã, trữ dung dịch enzyme vào chai để dùng dần.[1]
+ Như là một chất lỏng là sạch hộ gia đình
+ Để loại bỏ mùi hôi, nấm mốc và bụi bẩn trong nhà bếp, nhà vệ sinh.
+ Tẩy rửa dụng cụ nhà bếp
+ Như một tác nhân chống vi khuẩn và chống vi rút
+ Để xua đuổi côn trùng
+ Làm sạch sàn lau nhà
- Trong nông nghiệp, enzyme rác được sử dụng:[3]
+ Làm giảm việc sử dụng phân bón hóa học
+ Như là một loại thuốc trù sâu và thuốc diệt cỏ tự nhiên.
+ Để chuyển đổi đất cát với đất canh tác màu mỡ.
+ Làm sạch nước bẩn ở khu chăn nuôi
+ Làm sạch không khí xung quanh chuồn trại.
Sử dụng enzyme rác đồng thời còn giúp việc giảm ô nhiễm toàn cầu, không tạo ra sản phẩm thứ cấp.[2]
Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước được thải ra từ các hoạt động hàng ngày như tắm giặt, rửa và vệ sinh, phát sinh từ hộ gia đình, văn phòng, trường học và bệnh viện.
Khu căn hộ cao cấp.
Khu dân cư, thương mại, vui chơi giải trí.
Hoạt động chế biến thực phẩm của các nhà hàng, khách sạn, nhà ăn.
Các cán bộ công nhân viên phục vụ [4]
Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng lượng nước thải tại các thành phố, góp phần lớn vào ô nhiễm nguồn nước, và tình hình này ngày càng nghiêm trọng Mặc dù đã có Luật và Tiêu chuẩn môi trường quy định về nước thải sinh hoạt, nhưng thực trạng xử lý nước thải hiện nay vẫn đang rất cần được cải thiện để giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả.
Hệ thống xử lý nước thải tại các đô thị đang bộc lộ nhiều hạn chế và bất cập, dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Theo các báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường, Ủy ban bảo vệ môi trường lưu vực sông và các sở tài nguyên môi trường, tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt đang ở mức báo động Tại nhiều thành phố lớn, hệ thống cống rãnh thải nước thải sinh hoạt thường được sử dụng chung với hệ thống thoát nước mưa, thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên, ao hồ, sông suối hoặc biển mà không có hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải sinh hoạt riêng biệt.
Hà Nội thải trung bình 458.000m³ nước thải mỗi ngày, trong đó 41% là nước thải sinh hoạt, 57% là nước thải công nghiệp và 2% là nước thải bệnh viện Chỉ 4% nước thải được xử lý, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng tại các sông Tô Lịch và Kim Ngưu, ảnh hưởng đến khu vực dân cư xung quanh Gần 10 năm trước, nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) tại sông Kim Ngưu đã đạt 92,4 mg/l, vượt tiêu chuẩn cho phép đến 9 lần Hồ cá tại hai quận Hoàng Mai và Thanh Trì cũng bị ô nhiễm nặng do lấy nước từ hai con sông này.
Tình trạng ô nhiễm nguồn nước do nước thải sinh hoạt đang trở thành vấn đề nghiêm trọng không chỉ ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh mà còn ở các đô thị khác như Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Nam Định, Hải Dương Mức độ ô nhiễm tại các khu vực tiếp nhận nước thải đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép, với các chỉ số như lơ lửng (SS), BOD, nhu cầu oxy hóa học (COD) và oxy hòa tan (DO) cao gấp 5-20 lần so với quy định Tại vùng nông thôn, tình hình vệ sinh còn đáng báo động khi phần lớn các hộ gia đình không có nhà vệ sinh hợp vệ sinh, dẫn đến việc nước thải sinh hoạt được xả thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên.
Tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam đang trở nên nghiêm trọng, với gần 76% dân số sống trong điều kiện hạ tầng lạc hậu Phần lớn chất thải từ con người và gia súc không được xử lý, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước do vi khuẩn và chất hữu cơ Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, nồng độ vi khuẩn E.coli trung bình ở các vùng ven sông Tiền và sông Hậu dao động từ 1500 – 3500 MNP/100ml, trong khi ở các kênh tưới tiêu, con số này tăng lên tới 3800 – 12500 MNP/100ml.
Việc thu gom và xử lý nước thải tập trung hiện đang gặp nhiều khó khăn và hạn chế Mặc dù một số đô thị như Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Huế và Đà Nẵng đã xây dựng các trạm xử lý nước thải cục bộ cho các bệnh viện, nhưng do nhiều nguyên nhân như thiết kế kém, vận hành không hiệu quả, bảo trì không đầy đủ và thiếu kinh phí, nhiều trạm xử lý đã nhanh chóng xuống cấp và ngừng hoạt động sau thời gian ngắn.
Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.
- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt.
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, cùng với các thành phần vô cơ và vi sinh vật, trong đó có vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.
- Hàm lượng chất rắn lơ lửng
Các chất rắn lơ lửng trong nước có thể có bản chất là:
Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét);
Các chất hữu cơ không tan;
Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…).
Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý
Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S, mang mùi trứng thối Ngoài ra, các hợp chất khác như indol, skatol, cadaverin và cercaptan, được hình thành trong điều kiện yếm khí, có thể tạo ra những mùi khó chịu hơn cả H2S.
Màu sắc của nước thải xuất phát từ các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm, hoặc từ quá trình phân hủy chất hữu cơ Độ màu được đo bằng đơn vị mgPt/L (thang đo Pt_Co) và là một thông số cảm quan quan trọng, giúp đánh giá tình trạng chung của nước thải.
Nhiệt độ nước tự nhiên phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và môi trường khu vực, trong khi nước thải công nghiệp, đặc biệt từ nhà máy nhiệt điện, thường cao hơn từ 10-25°C so với nước bình thường Nước nóng có thể gây ô nhiễm hoặc có lợi tùy theo mùa và vị trí địa lý Ở vùng khí hậu ôn đới, nước nóng thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật, nhưng ở vùng nhiệt đới, nhiệt độ cao làm thay đổi các quá trình sinh, hóa, lý học trong hệ sinh thái nước, giảm lượng ôxy hòa tan và tăng nhu cầu ôxy của cá lên gấp đôi Một số loài sinh vật không chịu được nhiệt độ cao sẽ chết hoặc di chuyển, trong khi những loài khác lại phát triển mạnh ở nhiệt độ thích hợp.
Độ đục của nước được gây ra bởi các hạt lơ lửng, chất hữu cơ phân hủy và sinh vật thủy sinh, làm giảm khả năng truyền ánh sáng và ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của sinh vật tự dưỡng Điều này không chỉ giảm thẩm mỹ mà còn làm giảm chất lượng nước khi sử dụng Việc khử khuẩn cũng trở nên khó khăn hơn do vi sinh vật có thể bị hấp phụ vào các hạt rắn lơ lửng Đơn vị chuẩn của độ đục là sự cản quang do 1mg SiO2 hòa tan trong 1 l nước cất, với 1 đơn vị độ đục tương đương 1 mg SiO2/lit nước; độ đục càng cao cho thấy mức độ ô nhiễm nước càng lớn.
Độ pH của nước là chỉ số thể hiện nồng độ ion H+ trong dung dịch, phản ánh tính axit và tính kiềm của nước Nó liên quan đến dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan, ảnh hưởng đến hiệu quả các quá trình xử lý nước Độ pH cũng tác động đến quá trình trao đổi chất trong cơ thể sinh vật nước, do đó có ý nghĩa quan trọng về mặt sinh thái môi trường.
* Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD)
Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thông qua phương pháp hóa học với tác nhân oxy hóa mạnh Thông số này được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật.
Trong môi trường nước tự nhiên, quá trình oxy hóa chất hữu cơ thường mất ít nhất 20 ngày ở điều kiện thuận lợi Tuy nhiên, khi sử dụng chất oxy hóa mạnh hơn oxy và thực hiện phản ứng ở nhiệt độ cao, thời gian oxy hóa có thể rút ngắn đáng kể Điều này cho phép thu thập dữ liệu về mức độ ô nhiễm hữu cơ một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Nghiên cứu về enzyme rác trong xử lý nước thải sinh hoạt tại Việt Nam còn hạn chế, trong khi trên thế giới có nhiều nghiên cứu liên quan đến tác động của enzyme rác đối với nước thải rỉ rác và nước thải chăn nuôi Một trong những nghiên cứu đáng chú ý là của Fazna Nazim và V Meera, tập trung vào ảnh hưởng của độ pha loãng enzyme rác từ 5% đến 75% trong xử lý nước thải sinh hoạt Kết quả cho thấy sau 27 ngày, enzyme rác làm tăng BOD do hàm lượng hữu cơ cao, và với hỗn hợp chứa hơn 10% enzyme, độ pH vẫn giữ tính axit sau 5 ngày tiêu hóa Đặc biệt, hàm lượng nito tổng và photpho tổng có thể được loại bỏ hiệu quả khi bổ sung enzyme rác.
