Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.

Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.Nghiên cứu khả năng phân hủy một số thành phần hydrocarbon có trong nước thải nhiễm dầu của màng sinh học từ vi sinh vật được gắn trên vật liệu mang.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Đỗ Văn Tuân NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY MỘT SỐ THÀNH PHẦN HYDROCARBON CÓ TRONG NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU CỦA MÀNG SINH HỌC TỪ VI SINH VẬT ĐƯỢC GẮN TRÊN VẬT LIỆU MANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội – Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Đỗ Văn Tuân NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY MỘT SỐ THÀNH PHẦN HYDROCARBON CÓ TRONG NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU CỦA MÀNG SINH HỌC TỪ VI SINH VẬT ĐƯỢC GẮN TRÊN VẬT LIỆU MANG Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã sỗ: 9420107 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Lê Thị Nhi Công PGS.TS Đồng Văn Quyền Hà Nội – Năm 2022 i Lời cảm ơn Để hoàn thành luận án này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Lê Thị Nhi Cơng, Trưởng phịng Cơng nghệ sinh học môi trường - Viện Công nghệ sinh học PGS.TS Đờng Văn Qùn, Phó Viện trưởng Viện Cơng nghệ sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam trực tiếp hướng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu trình học tập thực nghiên cứu đề tài Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Học viện Khoa học & Công nghệ, Viện Cơng nghệ sinh học, đờng chí lãnh đạo cán phòng Đào tạo - Học viện Khoa học & Công nghệ tạo mọi điều kiện thuận lợi cho học tập nghiên cứu Tôi chân thành cảm ơn ThS Bùi Thị Hải Hà, phụ trách đào tạo Viện Công nghệ sinh học giúp đỡ tơi hồn thành thủ tục cần thiết suốt trình học tập, nghiên cứu đề tài bảo vệ luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban chủ nhiệm Chương trình KH&CN trọng điểm cấp Nhà nước “Nghiên cứu tạo màng sinh học (biofilm) từ vi sinh vật dùng xử lý ô nhiễm dầu mỏ” cấp kinh phí cho đề tài mã số KC.04.21/11-15 cho nhóm nghiên cứu Bên cạnh đó, xin gửi lời cảm ơn tới đơn vị: phịng Thí nghiệm trọng điểm gen - Viện Cơng nghệ sinh học – Viện Hàn lâm Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam; phịng Vi sinh vật học - Học viện Qn y 103; phịng Thí nghiệm siêu cấu trúc - Viện Vệ sinh dịch tễ trung ương; phòng Sinh thái vi sinh vậtViện Vi sinh vật Công nghệ sinh học – Đại học Quốc gia Hà Nội; phịng Hóa học phân tích - Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam phối hợp thực số kết luận án Trong thời gian qua, nhận hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi từ đờng chí lãnh đạo, cán phịng Cơng nghệ sinh học môi trường - Viện Công nghệ sinh học, Ban Giám hiệu phòng chức thuộc trường Cao đẳng Sơn La, với giúp đỡ nhiệt tình đồng nghiệp, nhân dịp xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thân gia ii đình, người bạn thân thiết ln bên cạnh động viên khích lệ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn! Nghiên cứu sinh Đỗ Văn Tuân iii Lời cam đoan Tôi xin cam đoan: Đây cơng trình nghiên cứu tơi số kết cộng tác với cộng khác; Các số liệu kết trình bày luận án trung thực, phần cơng bố tạp chí khoa học chun ngành với đồng ý cho phép đồng tác giả; Phần cịn lại chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Đỡ Văn Tuân iv MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………………………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN……………………………………………… 1.1 Tổng quan nước thải nhiễm dầu……………………………… 1.1.1 Nguồn phát sinh nước thải nhiễm dầu………………………… 1.1.2 Đặc tính nước thải nhiễm dầu…………………………………… 1.1.3 Tác hại nước thải nhiễm dầu…………………………………… 1.2 Một số công nghệ ứng dụng xử lý nước thải nhiễm dầu… 1.2.1 Tuyển nổi…………………………………………………………… 1.2.2 Công nghệ lọc màng………………………………………………… 1.2.3 Công nghệ oxy hóa nâng cao……………………………………… 1.3 Màng sinh học ứng dụng xử lý ô nhiễm dầu…………… 10 1.3.1 Sự hình thành cấu trúc biofilm 11 1.3.2 Vai trò biofilm vi sinh vật 13 1.3.3 Ứng dụng biofilm xử lý ô nhiễm dầu…………………… 14 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Vật liệu nghiên cứu………………………………………………… 24 2.1.1 Nguyên liệu………………………………………………………… 24 2.1.2 Hóa chất, môi trường nuôi cấy……………………………………… 25 2.1.3 Vật liệu mang vi sinh……………………………………………… 26 2.1.4 Thiết bị nghiên cứu………………………………………………… 27 2.2 Phương pháp nghiên cứu………………………………………… 28 2.2.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu vi sinh vật………………………… 28 2.2.2 Nhóm phương pháp phân tích hóa học……………………………… 31 2.2.3 Đánh giá khả hình thành biofilm vi sinh vật vật liệu mang………………………………………………………………… 2.2.4 Đánh giá khả phân hủy dầu DO hydrocarbon thơm biofilm vi sinh vật vật liệu mang……………………………… 2.2.5 33 35 Đánh giá khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu biofilm vi sinh vật vật liệu mang quy mô 50 lít…………………………………………… ……………… 2.2.6 Đánh giá khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu biofilm hỗn hợp chủng vi sinh vật vật 35 v liệu mang quy mơ 300 lít………………………………………… 2.2.7 36 Đánh giá khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu biofilm hỗn hợp chủng vi sinh vật vật liệu mang quy mô 20m3…………………………………………… 40 Phương pháp xử lý số liệu………………………………………… 42 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU………………………………… 43 3.1 Khả tạo biofilm chủng vi sinh vật………………… 43 3.2 Tính đối kháng chủng vi sinh vật………………………… 44 3.3 Khả tạo biofilm chủng vi sinh vật vật liệu 2.2.8 mang………………………………………………………………… 3.4 Khả phân hủy dầu DO và hydrocarbon thơm biofilm vi sinh vật vật liệu mang……………………… 3.4.1 51 Khả phân hủy dầu DO hydrocarbon thơm biofilm vi sinh vật vật liệu mang sỏi nhẹ………………………………… 3.5 50 Khả phân hủy dầu DO hydrocarbon thơm biofilm vi sinh vật vật liệu mang xơ dừa………………………………… 3.4.4 49 Khả phân hủy dầu DO hydrocarbon thơm biofilm vi sinh vật vật liệu mang cellulose………………………………… 3.4.3 49 Khả phân hủy dầu DO hydrocarbon thơm biofilm vi sinh vật vật liệu mang mút xốp………………………………… 3.4.2 45 52 Khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu biofilm vi sinh vật vật liệu mang………………… 53 3.5.1 Chất lượng nước thải nhiễm dầu…………………………………… 53 3.5.2 Khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu biofilm vi sinh vật vật liệu mang quy mơ 50 lít…………………………………………………………………… 3.5.3 55 Khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu biofilm vi sinh vật vật liệu mang hệ thống 300 lít…………………………………………………………………… 3.5.4 62 Khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu biofilm vi sinh vật vật liệu mang hệ thống 20m3…………………………………………………… 3.6 68 Định tên và đường chuyển hoá sec-hexylbenzene Trichosporon sp B1………………………………………………… 72 vi 3.6.1 Khả hình thành biofilm chủng B1…………………………… 72 3.6.2 Kết định danh chủng B1…………………………………………… 73 3.6.3 Sự phân hủy sec-hexylbenzene chủng Trichosporon asahii B1 74 3.6.4 Con đường phân hủy sec-hexylbenzene chủng Trichosporon asahii B1 78 CHƯƠNG BÀN LUẬN KẾT QUẢ…………………………………… 82 4.1 Khả tạo biofilm chủng vi sinh vật vật liệu mang………………………………………………………………… 4.2 82 Khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu biofilm vi sinh vật vật liệu mang………………………………………………………………… 4.3 84 Con đường chuyển hoá sec-hexylbenzene Trichosporon asahii B1…………………………………………………………… 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………… 90 NHỮNG CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN LUẬN ÁN…………………………………………………………………… 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 93 PHỤ LỤC vii BẢNG CHỮ VIẾT TẮT Chữ Tên tiếng Anh viết tắt Tên tiếng Việt Assocciation of Southeast Asian Hiệp hội quốc gia Đông Nations Nam Á BAF Biological aerated filter Công nghệ lọc hiếu khí CFU Colony forming unit Đơn vị hình thành khuẩn lạc MPN Most probable number Số lượng DAF Dissolved air flotation Tuyển áp lực DO Diesel oil Dầu diesel EPS Extracellular polymeric substance Mạng lưới chất ngoại bào GC Gas chromatography Sắc ký khí ASEAN GCMS h Gas chromatography Mass spectrometry Hour HKTS HPLC ITOPF MBBR MBR NOAA PAH UASB Giờ Hiếu khí tổng số High performance liquid chromatography Sắc ký lỏng hiệu cao The international Tanker Owners Hiệp hội tàu chở dầu Quốc Pllution Federation Limited tế Moving bed biofilm rector Membrane bioreactors National Oceanic and Atmospheric Polycyclic aromatic hydrocarbon QCVN RBC Sắc ký khí ghép nối khối phổ Cơng nghệ biofilm chuyển động Màng lọc sinh học Cơ quan quản lý khí đại dương Mỹ Hydrocacbon vịng thơm Quy chuẩn Việt Nam Rotating biological contactor Upflow anaerobic sludge blanket Hệ thống đĩa quay sinh học Công nghệ bùn kỵ khí ngược dịng viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nồng độ dầu số loại nước thải…………………… Bảng 2.1 Các chủng vi sinh vật phần hủy dầu sử dụng………………… 24 Bảng 2.2 Thành phần môi trường sử dụng nghiên cứu…………… 25 Bảng 2.3 Các loại vật liệu mang………………………………………… 26 Bảng 2.4 Các thiết bị sử dụng luận án 27 Bảng 3.1 Khả tạo biofilm hỗn hợp chủng vi sinh vật vật liệu mang……………………………………………………… Bảng 3.2 Cấu trúc vật liệu mang trước sau tạo biofilm kính hiển vi điện tử quét……………………………………… Bảng 3.3 Bảng 3.13 60 Khả phân hủy phenol PAH nước thải nhiễm dầu biofilm vật liệu mang sỏi nhẹ……………………… Bảng 3.12 59 Biến động mật độ vi sinh vật liệu mang sỏi nhẹ trình xử lý…………………………………………………… Bảng 3.11 59 Biến động mật độ vi sinh vật liệu mang xơ dừa trình xử lý…………………………………………………… Bảng 3.10 58 Khả phân hủy phenol PAH nước thải nhiễm dầu biofilm vật liệu mang xơ dừa………………………… Bảng 3.9 57 Khả phân hủy phenol PAH nước thải nhiễm dầu biofilm vật liệu mang cellulose……………………… Bảng 3.8 56 Biến động mật độ vi sinh vật liệu mang cellulose trình xử lý………………………………………………… Bảng 3.7 56 Khả phân hủy phenol PAH nước thải nhiễm dầu biofilm vật liệu mang mút xốp……………………… Bảng 3.6 54 Biến động mật độ vi sinh vật liệu mang xốp mút trình xử lý………………………………………………… Bảng 3.5 46 Kết phân tích tiêu thử nghiệm nước thải kho xăng dầu Đỗ Xá- Thường Tín- Hà Nội……………………… Bảng 3.4 45 60 Khả phân hủy phenol PAH nước thải nhiễm dầu biofilm vật liệu xơ dừa hệ thống 300 lít/mẻ……… 63 Chất lượng nước thải nhiễm dầu kho xăng dầu Đỗ Xá…… 68 ... dầu màng sinh học từ vi sinh vật gắn vật liệu mang” nhằm chọn lọc chủng vi sinh vật có khả phân hủy mạnh thành phần hydrocarbon có nước thải nhiễm dầu đánh giá khả xử lý chúng gắn vật liệu. .. chủng vi sinh vật tạo có khả phân hủy mạnh thành phần hydrocarbon có nước thải nhiễm dầu tìm vật liệu mang phù hợp để gắn chủng nhằm đánh giá hiệu phân hủy số thành phần hydrocarbon có nước thải. .. 49 Khả phân hủy dầu DO hydrocarbon thơm biofilm vi sinh vật vật liệu mang mút xốp………………………………… 3.4.2 45 52 Khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu biofilm vi sinh vật vật liệu