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 sản phẩm do tiến sĩ Rokuson người Thái phát triển, được hình thành từ quá trình lên men rác thải hữu cơ Hỗn hợp này bao gồm các chất hữu cơ đặc biệt như chuỗi protein tự nhiên, muối khoáng, hormone tăng trưởng và enzyme, mang lại nhiều lợi ích cho môi trường và nông nghiệp.
Các hợp chất này không chỉ tạo ra xúc tác sinh học mà còn giúp phân hủy cấu trúc chất bẩn, từ đó mang lại tác động tích cực cho môi trường Ngoài ra, chúng còn là nguồn hữu cơ quý giá, hỗ trợ cho sự phát triển và 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 đặc trưng, được tạo ra từ quá trình lên men vỏ trái cây, rau, đường và nước Enzyme này có nhiều chức năng quan trọng, 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: vỏ trái cây, vỏ rau củ, các loại dược liệu hoặc các loại thực vật có
Sinh viên Thái Ngọc Anh Tuấn, dưới sự hướng dẫn của Th.S Trần Thị Yến Anh, nghiên cứu về việc tận dụng các nguồn rác thải gia đình như vỏ cam, vỏ bưởi, nha đam, hương nhu, bồ hòn và dứa để tạo ra mùi thơm và tinh dầu Đường được sử dụng như một chất xúc tác, giúp thúc đẩy nhanh 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 loại nước phát sinh từ các hoạt động hàng ngày như tắm, giặt, rửa và vệ sinh của 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 chính vào ô nhiễm nguồn nước, và tình trạng này đang ngày càng nghiêm trọng Mặc dù đã có các quy định pháp lý như Luật và Tiêu chuẩn môi trường liên quan đến nước thải sinh hoạt, nhưng việc xử lý nước thải hiện nay vẫn là một vấn đề cấp bách cần được giải quyết để cải thiện tình hình ô nhiễm.
Hệ thống xử lý nước thải tại các đô thị hiện nay đã trở nên lạc hậu và không đáp ứng được yêu cầu Ô nhiễm môi trường từ nước thải sinh hoạt đang ở mức nghiêm trọng, điều này được các chuyên gia môi trường khẳng định và đã được phản ánh trong nhiều báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Sinh viên Thái Ngọc Anh Tuấn, dưới sự hướng dẫn của Th.S Trần Thị Yến Anh, đã thực hiện nghiên cứu về tình hình ô nhiễm môi trường nước tại các sông như Cầu, Đáy, Nhuệ và Đồng Nai Báo cáo từ các sở tài nguyên môi trường của các tỉnh, thành phố trên toàn quốc cùng với quan sát thực tế tại các sông, hồ nội thành ở Hà Nội, Đà Nẵng và Hồ Chí Minh cho thấy nhiều khu vực dân cư lớn vẫn sử dụng hệ thống cống rãnh chung cho nước thải sinh hoạt và nước mưa Hệ thống này thường xả trực tiếp ra môi trường tự nhiên mà không có hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải sinh hoạt riêng biệt, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng.
Hà Nội thải trung bình 458.000m³ nước thải mỗi ngày, trong đó 41% là nước thải sinh hoạt, 57% từ công nghiệp và 2% từ bệnh viện, nhưng chỉ có 4% được xử lý Phần lớn nước thải không được xử lý này đổ vào sông Tô Lịch và Kim Ngưu, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho hai con sông và khu vực dân cư xung quanh Gần 10 năm trước, chỉ số nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) tại sông Kim Ngưu đã cao tới 92,4 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép đến 9 lần Hồ cá ở 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 ở các đô thị như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Nam Định và Hải Dương đang trở nên nghiêm trọng, với các chỉ số ô nhiễm như lơ lửng (SS), BOD, COD và Oxy hòa tan (DO) vượt từ 5-20 lần so với tiêu chuẩn cho phép Tại các vùng nông thôn, điều kiện vệ sinh cũng đáng lo ngại khi phần lớn các hộ gia đình không có nhà vệ sinh hợp vệ sinh, dẫn đến nước thải sinh hoạt được xả 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 ở nông thôn trong điều kiện cơ sở 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 tại các vùng ven sông Tiền và sông Hậu dao động từ 1500 – 3500 MNP/100ml, và có thể tăng lên tới 3800 – 12500 MNP/100ml ở các kênh tưới tiêu.
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 bệnh viện, nhưng do vấn đề thiết kế, vận hành, bảo dưỡng và thiếu kinh phí, nhiều trạm 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 có chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, bên cạnh đó còn tồn tại các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh 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, thường được miêu tả với mùi trứng thối Ngoài H2S, các hợp chất khác như indol, skatol, cadaverin và cercaptan cũng được hình thành trong điều kiện yếm khí và có thể tạo ra những mùi khó chịu hơn.
Màu sắc của nước thải xuất phát từ các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm và sản phẩm phân hủy chất hữu cơ Độ màu thường được đo bằng đơn vị mgPt/L (thang đo Pt_Co) và là thông số cảm quan quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước.
Sinh viên thực hiện: Thái Ngọc Anh Tuấn Người hướng dẫn: Th.S Trần Thị Yến Anh đánh giá trạng thái chung của nước thải
Nhiệt độ của nước tự nhiên chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện khí hậu và môi trường khu vực Nước thải công nghiệp, đặc biệt từ các nhà máy nhiệt điện, thường có nhiệt độ cao hơn từ 10 – 25 oC so với nước tự nhiên Nước nóng có thể gây ô nhiễm hoặc có lợi, tùy thuộc vào mùa và vị trí địa lý Ở vùng khí hậu ôn đới, nước nóng thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật và các quá trình phân hủy, trong khi ở vùng nhiệt đới, nhiệt độ cao có thể làm thay đổi các quá trình sinh, hóa, lý học trong hệ sinh thái nước Điều này dẫn đến giảm lượng ôxy hòa tan và tăng nhu cầu ôxy của cá gấp đôi Một số loài sinh vật không chịu được nhiệt độ cao sẽ chết hoặc di cư, trong khi một số loài khác lại phát triển mạnh mẽ trong điều kiện này.
Độ đục của nước là chỉ số quan trọng thể hiện mức độ ô nhiễm, do các hạt lơ lửng, chất hữu cơ phân hủy hoặc giới thủy sinh gây ra Độ đục ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng truyền ánh sáng trong nước, từ đó làm giảm khả năng quang hợp của các sinh vật tự dưỡng và ảnh hưởng đến chất lượng nước Việc vi sinh vật bị hấp phụ bởi các hạt lơ lửng cũng gây khó khăn trong quá trình khử khuẩn Đơn vị chuẩn để đo độ đục là sự cản quang do 1mg SiO2 hòa tan trong 1 lít nước cất, với 1 đơn vị độ đục tương đương 1 mg SiO2/lít nước Nước có độ đục cao thường chỉ ra mức độ ô nhiễm lớn.
Độ pH của nước là chỉ số thể hiện nồng độ ion H+ trong dung dịch, phản ánh tính axit và kiềm của nước Nó ảnh hưởng đến dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan, cũng như hiệu quả của các quá trình xử lý nước Hơn nữa, pH còn tác động đến các quá trình trao đổi chất trong cơ thể sinh vật nước, do đó có ý nghĩa quan trọng trong khía cạnh sinh thái môi trường.
* Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD)
Nhu cầu oxy hóa học (COD) là chỉ số đo lường lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thông qua phương pháp hóa học, sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh Thông số này giúp xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật.
Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Nghiên cứu về enzyme rác trong xử lý nước thải sinh hoạt tại Việt Nam vẫn còn hạn chế, trong khi trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu, đặc biệt là của Fazna Nazim và V Meera Nghiên cứu của họ đánh giá ảnh hưởng của độ pha loãng từ 5% đến 75% của enzyme rác trong việc xử lý ô nhiễm nước thải sinh hoạt Kết quả cho thấy enzyme rác làm tăng BOD do hàm lượng hữu cơ cao, và với hỗn hợp trên 10% enzyme rác, độ pH vẫn duy trì 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.
Sinh viên thực hiện: Thái Ngọc Anh Tuấn Người hướng dẫn: Th.S Trần Thị Yến Anh
