Tài liệu Tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật nhằm xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột sắn potx

TUYN CHN B CHNG VI SINH VT NHM X Lí NC THI CA NH MY CH BIN TINH BT SN Lng Hu Thnh, V Thỳy Nga, Lờ Th Thanh Thy, o Vn Thụng, Ha Th Sn, Tng Hi Võn, Cao Hng Giang, H Th Thỳy, Nguyn Th Hng Nga SUMMARY Selection of microorganisms handle cassava starch processing waste water Identified 01 combination of 04 strains of microorganisms resolution active carbohydrate compounds (cellulose, starch), resolution insoluble phosphate, resolution sulfur compounds, resolution nitrogen related compounds used in production of microorganism innoculant handling cassava starch processing waste water. The microbial strains used in this study are intended to species that are not in the list of restricted microorganisms used (according to the European Community) and ensure the level of biosafety level 2. Project has identified a number of technical parameters consistent with the biomass of microbial strains used in this study: pH, temperature, environment, issued a similar rate, air, time biomass test results in quality microbial biomass showed that the density of microorganisms used in the study at >10 9 CFU/ml, biological activity unchanged compared with the same original. Key word: microorganism innoculant, cassava starch processing waste water. I. Đặt vấn đề Quỏ trỡnh ch bin tinh bt sn thi ra mt lng ph thi khng l, phn v sau s ch chim 20 - 35% tng trng lng ca c, trong quỏ trỡnh tỏch, lc tinh bt thi ra mt lng bó thi ỏng k. Trung bỡnh sn xut c 1 tn tinh bt cn 3,5 - 4 tn nguyờn liu v 7 - 8 m 3 nc, con s ny cho ta thy hot ng sn xut ca cỏc nh mỏy ch bin tinh bt sn hng ngy thi ra mụi trng mt lng ph thi rn v lng khng l. Quỏ trỡnh chuyn húa t nhiờn ca cỏc cht thi ca nh mỏy ch bin tinh bt sn gõy mựi hụi, thi, ụ nhim ngun khụng khớ, t v nc ngm, nh hng n sc khe cng ng: Ngun ph thi rn nu khụng c thu gom v x lý thỡ quỏ trỡnh phõn hy cỏc hp cht hu c t nhiờn s to ra khớ H 2 S, NH 3 , CH 4 gõy mựi khú chu, nc thi sinh ra sau quỏ trỡnh sn xut tinh bt sn cú cỏc thụng s c trng nh: pH thp, hm lng cht hu c v vụ c vi nng rt cao, vt nhiu ln so vi tiờu chuNn, quy chuNn k thut mụi trng v gõy ụ nhim i vi mụi trng sinh thỏi. Vi mc tiờu nõng cao hiu qu x lý nc thi sau ch bin tinh bt sn, cn tin hnh tuyn chn b ging vi sinh vt cú hot tớnh phõn gii cỏc hp cht hu c giu cacbon, hp cht photphat khú tan, hp cht cha ni t liờn kt, hp cht cha lu hunh s dng trong x lý nc thi sau ch biờn tinh bt sn. II. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 1. Vt liu nghiờn cu B ging vi sinh vt lu gi ti B mụn Sinh hc Mụi trng - Vin Mụi trng N ụng nghip. 2. Phng phỏp nghiờn cu Xỏc nh mt vi sinh vt (theo phng phỏp Koch): Mt vi sinh vt c xỏc nh da trờn phng phỏp nuụi cy trờn mụi trng thch a, tớnh s lng vi sinh vt trờn mililit hoc trờn gam mu thụng qua s khuNn lc phỏt trin trong cỏc a mụi trng. - Phân lp, tuyn chn, xác nh mt s c im sinh hc và nh hưng ca iu kin nuôi cy n hot tính sinh hc ca các chng vi sinh vt ưc xác nh theo các phương pháp nghiên cu vi sinh vt ang ưc s dng rng rãi trong các phòng thí nghim. - Hot tính sinh hc phân gii các hp cht hu cơ ca các chng vi sinh vt theo phương pháp o vòng khuych tán trên môi trưng thch. III. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 1. Tuyển chọn bộ giống vi sinh vật T b ging vi sinh vt ưc lưu gi ti B môn Sinh hc Môi trưng - Vin Môi trưng N ông nghip, ã tuyn chn ưc 4 chng vi sinh vt có kh năng chuyn hóa cht hu cơ s dng trong nghiên cu x lý nưc thi ch bin tinh bt sn. Kt qu tuyn chn ưc trình bày trong bng 1. Bảng 1. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật Kí hiệu chủng Hoạt tính sinh học Phân giải CMC (D-d=mm) Phân giải tinh bột (D- d=mm) Phân giải hợp chất chứa N liên kết (mg/l) Phân giải photphat khó tan (D - d=mm) Phân giải hợp chất S (mg/l) SHX 12 46 28 - - - SHV 22 - - - 20 - SHV OA7 - - 5 - - SHV ON2 - - - - 5 ( - ): không có hot tính 2. Khả năng tổ hợp các vi sinh vật Trên cơ s hot tính sinh hc, ngun gc tuyn chn ã tin hành nghiên cu kh năng ca các chng vi sinh vt s dng cho x lý nưc thi ch bin tinh bt sn. Bng phương pháp nuôi cy vch trên môi trưng thch ĩa và t các mu vi sinh vt ưc tuyn chn ã xác nh ưc t hp vi sinh vt  s dng sn xut ch phNm vi sinh vt x lý ph thi chăn nuôi. Các chng vi sinh vt s dng trong t hp này có kh năng sinh trưng và phát trin trong cùng mt iu kin, không cnh tranh và c ch ln nhau. Kt qu nghiên cu ưc trình bày trong bng 2. Bảng 2. Khả năng tồn tại và hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật Ký hiệu chủng Công thức thí nghiệm Mật độ vi sinh vật (CFU/g) sau thời gian bảo quản 0 giờ 1 tháng 2 tháng 3 tháng Hoạt tính sinh học sau 3 tháng bảo quản SHX 12 Đơn chủng Hỗn hợp 4,65 x 10 8 4,14 x 10 8 6,47 x 10 8 5,56 x 10 8 4,50 x 10 8 3,32 x 10 8 3,98 x 10 8 2,45 x 10 8 45 mm 45 mm SHV 22 Đơn chủng Hỗn hợp 4,45 x 10 9 3,46 x 10 9 6,74 x 10 9 5,75 x 10 9 5,81 x 10 8 4,56 x 10 8 3,63 x 10 8 3,86 x 10 8 20 mm 19 mm SHV OA7 Đơn chủng Hỗn hợp 4,43 x 10 8 3,75 x 10 8 8,62 x 10 8 4,16 x 10 8 5,87 x 10 8 5,63 x 10 8 4,80 x 10 8 3,91 x 10 8 5 mg/l 4,8 mg/l SHV ON2 Đơn chủng Hỗn hợp 4,62 x 10 8 3,16 x 10 8 8,18 x 10 8 4,46 x 10 8 5,43 x 10 8 5,35 x 10 8 4,23 x 10 8 3,14 x 10 8 5 mg/l 5 mg/l S liu bng 2 cho thy mt  các chng vi sinh vt la chn trong iu kin hn hp và riêng l không có s sai khác, sau 1 tháng bo qun mt  t bào tăng nh sau ó gim và n nh và t mt  > 10 8 CFU/g sau 3 tháng bo qun, kt qu kim tra cũng cho thy hot tinh sinh hc ca vi sinh vt s dng trong nghiên cu không có s thay i so vi ban u. 3. Phân loại các chủng vi sinh vật Các chng vi sinh vt ưc phân loi n loài theo phương pháp phân loi hc phân t da trên cơ s gii trình t on gien 16s ARN riboxom của các chủng vi sinh vật, so sánh với các trình tự có sẵn trong ngân hàng gien quốc tế EMBL bằng phương pháp FASTA 33 để định loại đến loài các chủng vi sinh vật. Kết quả định danh được trình bày trong bảng 3. Bảng 3. Kết quả xác định tên và mức độ an toàn của chủng các vi sinh vật STT Ký hiệu chủng Tên xác định Mức độ ATSH 1 SHX 12 Streptomyces fradiae Cấp độ 2 2 SHV 22 Bacillus velezensis Cấp độ 2 3 SHV OA7 Nitrosomonas sp. Cấp độ 2 4 SHV ON2 Nitrobacter sp. Cấp độ 2 Da vào kt qu nh tên các chng vi sinh vt s dng trong nghiên cu và i chiu vi danh mc các loài vi sinh vt an toàn ca Cng ng châu Âu cũng như danh mc các loài vi sinh vt b hn ch s dng cho thy các chng vi sinh vt ã la chn ưc xp vào nhóm vi sinh vt có  an toàn thuc mc  2. Kt qu cho thy các chng vi sinh vt la chn nghiên cu sn xut ch phNm vi sinh vt x lý nhanh ph thi chăn nuôi u là các chng vi sinh vt có  an toàn sinh hc cao, có th ng dng rng rãi trong sn xut ch phNm vi sinh vt. Từ kết quả nghiên cứu trên, đã lựa chọn chủng xạ khun SHV 12, chủng vi khun SHV 22, chủng SHV OA7 và chủng SHV O2 có hoạt tính sinh học phân giải tinh bột, xenluloza, photphat khó tan, hợp chất chứa itơ liên kết và hợp chất chứa lưu huỳnh làm vật liệu cho nghiên cứu tạo chế phm vi sinh vật xử lý nước thải sau chế biến tinh bột sắn. Vi mc tiêu sn xut ch phNm vi sinh vt x lý ph thi sau ch bin tinh bt sn làm phân bón hu cơ sinh hc, tin hành nghiên cu mt s iu kin thích hp cho quá trình nhân sinh khi các chng vi sinh vt như: pH, nhit , môi trưng, t l ging cp 1, không khí, thi gian thu sinh khi t ó ưa ra các thông s k thut phù hp cho quá trình nhân sinh khi các chng vi sinh vt. Bảng 4. Điều kiện thích hợp cho quá trình nhân sinh khối các vi sinh vật Thông số kỹ thuật Chủng vi sinh vật Chủng SHX 12 Chủng SHV 22 Chủng SHV OA7 Chủng SHV ON2 pH 7,5 7,0 7,0 7,0 Nhiệt độ nhân sinh khối ( o C) 35±2 30 ±2 25 ±2 25 ±2 Thời gian nhân sinh khối (giờ) 72 72 48 72 Tỷ lệ giống cấp 1 (%) 5 5 5 Môi trường nhân sinh khối* SX2 SX2 SX3 SX2 Lưu lượng cấp khí (dm 3 không 0,70 - 0,75 0,70 - 0,75 0,55 - 0,75 0,55 - 0,60 khí/dm 3 môi trường/phút) (*) chú thích: Môi trường sản xuất SX1 Môi trường sản xuất SX2 Môi trường sản xuất SX3 Rỉ đường: 20 g Bột nấm men: 10g, K 2 HPO 4 : 0,2 g Nước sạch: 1000 ml Nước chiết giá: 40 g Glucose: 5 g, Bột nấm men: 5 g Nước sạch: 1000 ml Pepton: 20 g Bột nấm men: 10 g, Glucose: 1 g Nước sạch: 1000 ml Bảng 5. Mật độ và hoạt tính sinh học của các chủng VSV sau nhân sinh khối Ký hiệu chủng Tên loài Mật độ (CFU/ml) Hoạt tính sinh học SHX 12 Streptomyces fradiae 6,12x10 9 45 mm SHV 22 Bacillus velezensis 6,56x10 9 20 mm SHV OA7 Nitrosomonas sp. 6,12x10 9 4,9 mg/l SHV ON2 Nitrobacter sp. 6,38x10 9 5 mg/l T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 5 S liu kim tra cht lưng dch sinh khi vi sinh vt trình bày bng 5 cho thy mt  các chng vi sinh vt s dng trong nghiên cu t >10 9 CFU/ml, hot tính sinh hc không thay i so vi ging gc, kt qu cho thy các thông s k thut ã ưc nghiên cu phù hp cho quá trình nhân sinh khi các chng vi sinh vt trong sn xut ch phNm quy mô phòng thí nghim. IV. KÕt luËn - Tuyn chn và xác nh ưc 01 t hp gm 04 chng vi sinh vt có hot tính phân gii hp cht cacbonhydrat (xenluloza, tinh bt), phân gii photphat khó tan, hp cht cha nitơ liên kt, hp cht cha lưu huỳnh s dng trong sn xut ch phNm VSV x lý nưc thi ch bin tinh bt sn. Trong iu kin t hp các chng vi sinh vt có kh năng cùng tn ti và phát trin, mt  t bào sau 3 tháng bo qun > 10 8 CFU/gr, hot tính sinh hc không thay i so vi ging gc. - Các chng vi sinh vt s dng trong nghiên cu ưc nh tên n loài, không nm trong danh mc các vi sinh vt hn ch s dng (theo Cng ng chung châu Âu) và m bo mc  an toàn sinh hc cp  2. - ã xác nh ưc mt s thông s k thut phù hp vi quá trình nhân sinh khi các chng vi sinh vt s dng trong nghiên cu: pH, nhit , môi trưng, t l ging cp 1, không khí, thi gian thu sinh khi kt qu kim tra cht lưng dch sinh khi vi sinh vt cho thy mt  các chng vi sinh vt s dng trong nghiên cu t > 10 9 CFU/ml, hot tính sinh hc không thay i so vi ging gc. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Lân Dũng (dịch từ NXB Moscow) (1982), Thực hành Vi sinh vật học, NXB Đại học và THCN. 2. Trần Liên Hà và đồng nghiệp, 5/2008: Báo cáo khoa học đề tài “ ghiên cứu sử dụng chế phm sinh học vi sinh vật để xử lý nước hồ bị ô nhiễm”, mã số ĐT: 01C - 09/08 - 2006 - 2; Sở KH&CN Hà Ni> TCVN 6168:2002. Ch phNm vi sinh vt phân gii xenluloza. 3. Trn Liên Hà: Xác định khả năng loại bỏ cacbon đồng hóa của các phương pháp xử lý nước; Tp chí Khoa hc và Công ngh (khi 6 trưng H K thut) s 55, tra.117. 4. Vin Th nhưng N ông hóa, 1998. Sổ tay phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng. N XB N ông nghip. Người phản biện GS. TSKH. Trần Duy Quý . xử lý nước thải sau chế biến tinh bột sắn. Vi mc tiêu sn xut ch phNm vi sinh vt x lý ph thi sau ch bin tinh bt sn làm phân bón hu cơ sinh. nhân sinh khi các chng vi sinh vt. Bảng 4. Điều kiện thích hợp cho quá trình nhân sinh khối các vi sinh vật Thông số kỹ thuật Chủng vi sinh vật Chủng