Luận án tiến sĩ công nghệ sinh học nghiên cứu áp dụng công nghệ vi sinh vật để xử lý chất thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN NHƢ NGỌC NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT TINH BỘT DONG RIỀNG VÀ MIẾN DONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Hà Nội –2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN NHƢ NGỌC NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT TINH BỘT DONG RIỀNG VÀ MIẾN DONG Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 62420201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Nguyễn Văn Cách Hà Nội – 2017 LỜI CAM ÐOAN Tôi xin cam đoan: Tồn nội dung đƣợc cơng bố luận án cơng trình nghiên cứu thực cá nhân Các số liệu kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận án hồn tồn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình nào, ngồi báo tài liệu tham khảo công bố luận án Tôi xin chịu trách nhiệm toàn nội dung nghiên cứu Luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn Tác giả GS.TS Nguyễn Văn Cách Nguyễn Như Ngọc i LỜI CẢM ƠN Lời tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS TS Nguyễn Văn Cách, ngƣời thầy định hƣớng khoa học, hƣớng dẫn giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện tốt suốt trình học tập nghiên cứu để tơi hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giúp đỡ, bảo tận tình PGS TS Trần Liên Hà đóng góp ý kiến quý báu nhà khoa học cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo, cô giáo Viện Công nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm, Viện Đào tạo sau Đại học - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nhƣ thực cơng trình Tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Bộ môn Vi sinh – Hóa sinh – Sinh học phân tử, Viện Cơng nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội với góp ý thiết thực suốt q trình tơi làm luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp, quan tạo điều kiện thuận lợi để tơi tham gia học tập hồn thành luận án Cuối cùng, tơi xin đƣợc gửi lời cảm ơn đặc biệt tới ngƣời thân gia đình tơi bạn bè, đồng nghiệp ln bên cạnh, chia sẻ khó khăn ln cổ vũ, động viên để tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Nghiên cứu sinh Nguyễn Như Ngọc ii MỤC LỤC LỜI CAM ÐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC……………………………………………………………………………… iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT……………………………………… vi DANH MỤC BẢNG……………………………………………………………………….vi DANH MỤC HÌNH .ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu luận án Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 4.1 Xử lý nƣớc thải 4.2 Xử lý bã thải Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết khoa học đạt đƣợc đóng góp luận án CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Thực trạng nguyên liệu, quy trình sản xuất môi trƣờng làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng miến dong 1.1.1 Nguồn nguyên liệu sản xuất 1.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột dong riềng miến dong 1.1.3 Ơ nhiễm mơi trƣờng làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng 1.2 Thành phần đặc tính chất thải ngành sản xuất tinh bột 12 1.2.1 Trên giới 13 1.2.2 Ở Việt Nam 14 1.3 Giải pháp công nghệ xử lý chất thải ngành sản xuất tinh bột 17 1.3.1 Cơ sở khoa học giải pháp sinh học xử lý nƣớc thải 17 1.3.2 Vai trò ứng dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý nƣớc thải 28 1.3.3 Các giải pháp công nghệ xử lý chất thải sản xuất tinh bột 30 1.4 Phân tích lựa chọn giải pháp cơng nghệ để xử lý chất thải làng nghề chế biến tinh bột dong riềng miến dong 38 1.4.1 Xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng 39 1.4.2 Ứng dụng bã thải dong riềng để sản xuất sản phẩm có giá trị khác 40 iii CHƢƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1 Đối tƣợng vật liệu nghiên cứu 42 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 42 2.1.2 Vật liệu hóa chất nghiên cứu 42 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 43 2.2.1 Phƣơng pháp lấy mẫu, bảo quản xử lý mẫu 43 2.2.2 Phƣơng pháp phân tích thơng số nƣớc thải 43 2.2.3 Phƣơng pháp phân lập, tuyển chọn, định danh vi sinh vật 46 2.2.5 Phƣơng pháp khảo sát tối ƣu thông số nuôi cấy để thu sinh khối chủng vi sinh vật 49 2.2.6 Phƣơng pháp tạo chế phẩm vi sinh vật 51 2.2.7 Xử lý nƣớc thải làng nghề với chế phẩm vi sinh vật địa tạo thành 52 2.2.8 Ứng dụng bã thải để nuôi trồng nấm ăn 54 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56 3.1 Đặc tính nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng 56 3.2 Phân lập tuyển chọn chủng vi khuẩn địa có đặc tính thích ứng để xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng 57 3.2.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi khuẩn 57 3.2.2 Xác định lƣợng SS kéo theo bùn hoạt tính bổ sung chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn để xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng 63 3.2.3 Kết định tên chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn 65 3.3 Điều kiện nuôi cấy để thu sinh khối chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn 69 3.3.1 Nuôi cấy thu sinh khối chủng đƣợc tuyển chọn bình nón 69 3.3.2 Lên men thu sinh khối chủng đƣợc tuyển chọn môi trƣờng thay quy mơ phịng thí nghiệm 79 3.3.3 Lên men thu sinh khối chủng đƣợc tuyển chọn thiết bị lên men thể tích lít 81 3.4 Tạo chế phẩm vi sinh vật từ chủng đƣợc tuyển chọn 82 3.4.1 Lựa chọn chất mang 82 3.4.2 Thành phần vi sinh vật nghiên cứu chế phẩm 83 3.4.3 Tỉ lệ phối trộn dịch sinh khối với chất mang 84 3.4.4 Xác định nhiệt độ sấy chế phẩm 84 3.4.5 Bao gói bảo quản chế phẩm 85 3.4.6 Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật 86 iv 3.5 Thử nghiệm lực xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng chế phẩm 87 3.5.1 Thử nghiệm quy mơ bình nón thể tích 500 ml 87 3.5.2 Thử nghiệm quy mơ bình xử lý gián đoạn thể tích lít 88 3.5.3 Các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng chế phẩm 89 3.6 Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng trƣờng 98 3.7 Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng miến dong 102 3.8 Ứng dụng bã thải dong riềng để nuôi trồng nấm sò trắng (Pleurotus florida) 103 3.8.1 Thành phần bã dong riềng 103 3.8.2 Khả phát triển nấm sò trắng bã dong riềng so với giá thể khác 104 3.8.3 Hàm lƣợng chất nấm sị ni trồng bã dong riềng 107 3.8.4 Hiệu kinh tế thu đƣợc từ ni trồng nấm sị trắng 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110 Kết luận 110 Kiến Nghị 111 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Ký tự Tiếng Anh Tiếng việt ABR Anaerobic baffled reactor Thiết bị phản ứng kỵ khí vách ngăn BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa Bộ Tài nguyên Môi trƣờng BTNMT COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học DNA Deoxyribonucleic acid Axit deoxiribonucleic ĐHBKHN Đại học Bách Khoa Hà Nội IFBBR Thiết bị phản ứng phủ lấp màng sinh học lỏng ngƣợc dòng KCB Khoáng MLSS Mixed Liquor Suspended Solid Chất rắn huyền phù hỗn hợp MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Solid Chất rắn huyền phù bay OBS Không bổ sung chế phẩm PTN Phịng thí nghiệm PCR Polymerase chain reaction Phản ứng khuếch đại gen Quy Chuẩn Việt Nam QCVN SS Suspended Solid Chất rắn lơ lửng SVI Sludge Volume Index Chỉ số thể tích bùn lắng TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN Total Nitrogen Nitơ tổng TP Total phosphorus Phospho tổng Thể tích pha loãng Vpl W2E Chất thải thành lƣợng Waste to Energy W Độ ẩm ĐC Đối chứng vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học củ dong riềng tƣơi Bảng 1.2: Lƣợng nguyên liệu đầu vào lƣợng chất thải rắn làng nghề Dƣơng Liễu 10 Bảng 1.3: Chỉ tiêu nƣớc thải nhà máy sản xuất tinh bột Ấn độ 13 Bảng 1.4: Các tiêu nƣớc thải số nhà máy sản xuất tinh bột 13 Bảng 1.5: Giá trị thông số ô nhiễm nƣớc thải từ trình chế biến tinh bột 14 Bảng 1.6: Tải lƣợng chất ô nhiễm số làng nghề 15 Bảng 1.7: Chất lƣợng nƣớc thải số xóm Dƣơng Liễu 15 Bảng 1.8: Đặc tính nƣớc thải làng nghề sản xuất miến dong không sản xuất 16 Bảng 2.1: Thành phần phản ứng PCR: 48 Bảng 3.1: Chất lƣợng nƣớc thải đầu nguồn dòng thải làng nghề chế biến tinh bột Minh Hồng, Minh Quang, Ba Vì, Hà Nội 56 Bảng 3.2: Hoạt tính enzyme chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn 58 Bảng 3.3: Giá trị thơng số bùn hoạt tính từ chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn 61 Bảng 3.4: Năng lực xử lý màu nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn 62 Bảng 3.5 Giá trị số nƣớc thải trƣớc lọc sau lọc xử lý với chủng đƣợc tuyển chọn 64 Bảng 3.6: Hình thái khuẩn lạc đặc điểm sinh hóa chủng đƣợc tuyển chọn 65 Bảng 3.7: Kết định danh kit API 50 CHB chủng đƣợc tuyển chọn 67 Bảng 3.8: Bảng ma trận thực nghiệm trình lên men thu sinh khối chủng NT1 76 Bảng 3.9: Bảng phƣơng sai Anova mơ hình 77 Bảng 3.10: Mật độ tế bào chủng đƣợc tuyển chọn môi trƣờng lên men thay 80 Bảng 3.11: Mật độ vi sinh chất mang 83 Bảng 3.12: Ảnh hƣởng thành phần chủng tới hiệu suất xử lý nƣớc thải khả lắng bùn hoạt tính 84 Bảng 3.13: Tỉ lệ phối trộn dịch sinh khối với chất mang 84 Bảng 3.14: Ảnh hƣởng nhiệt độ sấy chế phẩm 85 Bảng 3.15: Điều kiện bao gói bảo quản chế phẩm 86 Bảng 3.16: Giá trị SVI, MLSS, MLVSS bùn tạo thành 87 Bảng 3.17: Các giá trị bùn hoạt tính tạo thành 89 Bảng 3.18: Đặc tính nƣớc thải làng nghề trƣớc xử lý 89 Bảng 3.19: Ảnh hƣởng pH đến hiệu xuất xử lý nƣớc thải 91 vii Bảng 3.20: Ảnh hƣởng tốc độ cấp khí đến hiệu suất xử lý 93 Bảng 3.21: Ảnh hƣởng thời gian lƣu nƣớc đến hiệu suất xử lý 94 Bảng 3.22: Các thông số nƣớc thải hệ thống xử lý 35 lít 97 Bảng 3.23: Đầu vào nƣớc thải bể xử lý tích hợp chức 98 Bảng 3.24: Giá trị thông số nƣớc thải giai đoạn vận hành khởi động 99 Bảng 3.25: Chất lƣợng nƣớc thải đầu MLSS có bổ sung chế phẩm Bacillus địa…… 100 Bảng 3.26: Chất lƣợng nƣớc xả thải theo Quy chuẩn Việt Nam 101 Bảng 3.27: Thành phần hóa học bã dong riềng 103 Bảng 3.28: Khả phát triển hệ sợi nguồn chất 104 Bảng 3.29: Tỉ lệ nhiễm đặc điểm hệ sợi nấm sò nguồn chất .104 Bảng 3.30: Thời gian hình thành thể suất nấm sò trắng 105 Bảng 3.31: Ảnh hƣởng nguồn phụ gia tới phát triển hệ sợi nấm sò trắng .106 Bảng 3.32: Ảnh hƣởng nồng độ nƣớc vôi tới phát triển hệ sợi suất thể…… 107 Bảng 3.33: Hàm lƣợng chất nấm sò trắng tƣơi trồng bã dong 107 viii 50 Ahmed, S.A., Kadam J., Mane V., Patil S., and Baig M (2009) Biological efficiency and nutritional contents of Pleurotus florida (Mont.) Singer cultivated on different agro-wastes Nature and science (1), pp 44-48 51 Algburi, A., Volski A., et al (2016) Safety Properties and probiotic potential of Bacillus subtilis KATMIRA1933 and Bacillus amyloliquefaciens B-1895 Advances in Microbiology (06), pp 432 52 Alrumman, S., Mostafa Y., Eifan S., Alamri S., and Hesham A (2014) Isolation of thermoalkalophilic-α-amylase producing bacteria and optimization of potato waste water medium for enhancement of α-amylase production Adv Life Sci Technol 20, pp 41-51 53 Bazilah, A., Sariah M., Abidin M., and Yasmeen S (2011) Influence of carrier materials and storage temperature on survivability of Rhizobial inoculants Asian J Plant Sci 10, pp 331-337 54 Cach, N.V., Fluidization aeration mixing apparatus Online Journal of Interlectual Property Organization PCTScope® 2009 55 Cach, N.V., Adjustable tank incorporated five functions for biological treatment of waste water Online Journal of World Interlectual Property Organization PCTScope® 2011 56 Cantwell, J.N., Schepp, C And Kezar, K (2006) Water and wastewater energy best practice guidebook Sci Appl Int 57 Chen, R and Lapara T.M (2006) Aerobic biological treatment of low-strength synthetic wastewater in membrane-coupled bioreactors: the structure and function of bacterial enrichment cultures as the net growth rate approaches zero Microbial ecology 51 (1), pp 99-108 58 Claus, D (1986) Genus Bacillus Cohn 1872, 174 Bergey's manual of systematic bacteriology 2, pp 1105-1139 59 Colin, X., Farinet J.-L., Rojas O., and Alazard D (2007) Anaerobic treatment of cassava starch extraction wastewater using a horizontal flow filter with bamboo as support Bioresource technology 98 (8), pp 1602-1607 60 Dang, T.D and Mahanty S (2010) The complexity of addressing water quality in Vietnam's craft villages Conference Organising Committee 61 Dewi, K., Trisunaryanti W., and Soetarto E (2011) Development of bioethanol production from Canna (Canna edulis Ker.) Rhizome International Proceedings of Chemical, Biological and Enviromental Engineering, edited by S Baby et al (IPCBEE, IACSIT Press, Singapore, 2011), pp 237-240 62 Dilek Sanin, F., Vatansever A., Turtin I., Kara F., Durmaz B., and Sesay M.L (2006) Operational conditions of activated sludge: Influence on flocculation and dewaterability Drying Technology 24 (10), pp 1297-1306 116 World 63 Dubey, S (2013) Study of wastes and effluents treatment in starch and allied industries Vsrd International Journal of Technical & Non-Technical Research (8), pp 193-196 64 Erdman, M and Erdman B (1984) Arrowroot (Maranta arundinacea), food, feed, fuel, and fiber resource Economic botany 38 (3), pp 332-341 65 Gallert, C and Winter J (2005) Bacterial metabolism in wastewater treatment systems Wiley-VCH, Weinheim, Germany 66 Gavrailov, S and Ivanova V (2016) Effects of nitrogen and carbon sources on the production of inulinase from strain Bacillus sp SG113 Acta Scientifica Naturalis (1), pp 69-74 67 Gerardi, M.H (2006), Wastewater bacteria, John Wiley & Sons 68 Ghafoor, A and Hasnain S (2009) Production dynamics of Bacillus subtilis strain AG-1 and EAG-2, producing moderately alkaline proteases African Journal of Microbiology Research (5), pp 258-263 69 Hori, H (2002), The Best Treatment of Food Processing Wastewater Handbook 70 Hahn, C., Meier S., (2012) Integrated water management concept for craft villagesexample from the food processing craft village Dai Lam Journal of Vietnamese Environment (1), pp 54-57 71 Hong, H., Huang J.M., Khaneja R., Hiep L., Urdaci M., and Cutting S (2008) The safety of Bacillus subtilis and Bacillus indicus as food probiotics Journal of applied microbiology 105 (2), pp 510-520 72 Hrenovic, J., Ivankovic T., and Tibljas D (2009) The effect of mineral carrier composition on phosphate-accumulating bacteria immobilization Journal of hazardous materials 166 (2), pp 1377-1382 73 Huang, L.P., Jin B., Lant P., and Zhou J (2003) Biotechnological production of lactic acid integrated with potato wastewater treatment by Rhizopus arrhizus Journal of chemical technology and biotechnology 78 (8), pp 899-906 74 Huang, L.P., Jin B., Lant P., and Zhou J (2005) Simultaneous saccharification and fermentation of potato starch wastewater to lactic acid by Rhizopus oryzae and Rhizopus arrhizus Biochemical Engineering Journal 23 (3), pp 265-276 75 Imai, K (2008) Edible canna: A prospective plant resource from South America Japanese Journal of Plant Science (2), pp 46-53 76 Ingale, A and Ramteke A (2010) Studies on cultivation and biological efficiency of mushrooms grown on different agro-residues Innovative Romanian Food Biotechnology 6, pp 25 117 77 Janczukowicz, W., Szewczyk M., Krzemieniewski M., and Pesta J (2001) Setting properties of activated sludge from a sequencing batch reactor (SBR) Polish J Environ Studies 10, pp 15-20 78 Jouannaeau, S., Recoules L., et al (2014) Methods for assesing biochemical oxygen demand (BOD): A review Water research 49, pp 62 - 82 79 Ju, W.-T., Song Y.-S., Jung W.-J., and Park R.-D (2014) Enhanced production of poly-γ-glutamic acid by a newly-isolated Bacillus subtilis Biotechnology letters 36 (11), pp 2319-2324 80 Khusro, A and Aarti C (2015) Molecular identification of newly Isolated Bacillus strains from poultry farm and optimization of process parameters for enhanced production of extracellular amylase using OFAT method Research Journal of Microbiology 10 (9), pp 393 81 Khusro, A., Barathikannan K., Aarti C., and Agastian P (2017) Optimization of Thermo-Alkali stable amylase production and biomass yield from Bacillus sp under submerged cultivation Fermentation (1), pp 1138 - 1145 82 Krueger, C.L., Radetski C.M., et al (2012) Bioconversion of cassava starch byproduct into Bacillus and related bacteria polyhydroxyalkanoates Electronic Journal of Biotechnology 15 (3), pp 57- 62 83 Le, T.L.V., Do Truong L., Vu Dinh T., and Lebailly P (2013) Production and processing of canna vermicelli in Hung Yen Province toward sustainable development Proceedings of Scientific Research Results-Institutional University Cooperation Program 2008-2012 pp 156-166 84 Lu, Y (2014) Microbial ecology of fermentative microbes in anaerobic granules 85 Madhaiyan, M., Poonguzhali S., Kwon S.-W., and Sa T.-M (2010) Bacillus methylotrophicus sp nov., a methanol-utilizing, plant-growth-promoting bacterium isolated from rice rhizosphere soil International journal of systematic and evolutionary microbiology 60 (10), pp 2490-2495 86 Mageshwaran, V., Inmann F., and Holmes L (2014) Growth kinetics of Bacillus subtilis in lignocellulosic carbon sources International Journal of Microbiology Research (2), pp 570-574 87 Mahajan, C., Patil D., Sarode D., Jadhav R., and Attarde S (2012) Biodegradation of pollutants from winery wastewater by using fungi Aspergillus fumigatus and bacterium Bacillus subtilis Journal of International Environmental Application And Science (2), pp 324 88 Mai, H (2006) Integrated treatment of tapioca processing industrial wastewater Ph DThesis: Wageningen University, Wageningen, Netherlands 118 89 Mai, H., Duong H., Trang T., and Viet N (2004) UASB treatment of tapioca processing wastewater in South Vietnam in the Proceedings of the 10th World Congress: Anaerobic Digestion (ARRPET) 90 Mai, H., Duong H., and Viet N (2003) Sustainable treatment of tapioca processing wastewater in South Vietnam South Vietnam Asian Regional Research Programme on Environmental Technology (ARRPET) 91 Morin, A (1998) Screening of polysaccharide-producing microorganisms, factors influencing the production and recovery of microbial polysaccharides Polysaccharides–Structural Diversity and Functional Versatility New York Marcel Dekker Inc pp 275-296 92 Nagwekar, P.R (2014) Removal of organic matter from wastewater by activated sludge process-Review International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR) (5), pp 1260-1263 93 Natasa Bozic, J.R., Josep Lopez-Santin and Zoran Vujci (2011) Optimization of the growth and α -amylase production of Bacillus subtilis IP 5832 in shake flask and laboratory fermenter batch cultures J Serb Chem Soc 76 (7), pp 47 -55 94 Nguyen Khac Quynh, T.V.T., Le Viet Luu (2003) Assessing Participatory Rural Environmental Management in the Craft Villages Vietnam agricultural science institute Project 95 Nguyen, P.H and Chu T.T.H (2012) Investigation of the pollution status and the waste reusing ability in trade village Duong Lieu, Hoai Duc, Hanoi Journal of Vietnamese Environment (2), pp 87-91 96 Oliveira, M.A., Reis E.M., and Nozaki J (2001) Biological treatment of wastewater from the cassava meal industry Environmental research 85 (2), pp 177-183 97 Paixão, M.A., Tavares C.R., Bergamasco R., Bonifácio A.L., and Costa R.T (1980) Anaerobic digestion from residue of industrial cassava industrialization with acidogenic and methanogenic physical separation phases Twenty-First Symposium on Biotechnology for Fuels and Chemicals Springer 98 Palm, J.C., Jenkins D., and Parker D.S (1980) Relationship between organic loading, dissolved oxygen concentration and sludge settleability in the completelymixed activated sludge process Journal (Water Pollution Control Federation) pp 2484-2506 99 Peighamy-Ashnaei, S., Sharifi-Tehrani A., Ahmadzadeh M., and Behboudi K (2006) Effect of carbon and nitrogen sources on growth and biological efficacy of Pseudomonas fluorescens and Bacillus subtilis against Rhizoctonia solani, the causal agent of bean damping-off Communications in agricultural and applied biological sciences 72 (4), pp 951-956 119 100 Peters, D and Ngai D.D (2005) Agro-processing waste assessment and management in peri-urban Hanoi, Vietnam Journal of sustainable agriculture 25 (1), pp 69-95 101 Petruccioli, M., Duarte J.C., Eusebio A., and Federici F (2002) Aerobic treatment of winery wastewater using a jet-loop activated sludge reactor Process Biochemistry 37 (8), pp 821-829 102 Piyachomkwan, K., Chotineeranat S., (2002) Edible canna (Canna edulis) as a complementary starch source to cassava for the starch industry Industrial Crops and Products 16 (1), pp 11-21 103 Rajasimman, M and Karthikeyan C (2007) Starch wastewater treatment in a three phase fluidized bed bioreactor with low density biomass support Journal of Applied Sciences and Environmental Management 11 (3), pp 145 -150 104 Rajbhandari, B and Annachhatre A (2004) Anaerobic ponds treatment of starch wastewater: case study in Thailand Bioresource technology 95 (2), pp 135-143 105 Randall, C.W., Barnard J.L., and Stensel H.D (1998) Design and retrofit of wastewater treatment plants for biological nutritient removal, Vol 5, CRC Press 106 Ruban, P., Sangeetha T., and Indira S (2013) Starch waste as a substrate for amylase production by sago effluent isolates Bacillus subtilis and Aspergillus niger American Eurasian J Agric & Environ Sci 13 (1), pp 27-31 107 Sambrook, J and Russell D.W (2001) Molecular cloning: a laboratory manual third Cold pring Harbor Laboratory Press, New York 108 Sánchez, A.S., Silva Y.L., Kalid R.A., Cohim E., and Torres E.A (2017) Waste biorefineries for the cassava starch industry: New trends and review of alternatives Renewable and Sustainable Energy Reviews 73, pp 1265-1275 109 Santos-Neves, J.C., Pereira M.I., (2008) A gel-forming β-glucan isolated from the fruit bodies of the edible mushroom Pleurotus florida Carbohydrate research 343 (9), pp 1456-1462 110 Shu, L., Lee S.H., and Jegatheesan V (2002) A case study on waste minimisation and wastewater treatment in starch and noodle factories Environmental engineering research (2), pp 75-84 111 Singha, T.K (2012) Microbial extracellular polymeric substances: production, isolation and applications IOSR J Pharm (2), pp 271-281 112 Sklyar, V., Epov A., Gladchenko M., Danilovich D., and Kalyuzhnyi S (2003) Combined biologic (anaerobic-aerobic) and chemical treatment of starch industry wastewater Applied biochemistry and biotechnology 109 (1-3), pp 253-262 113 Sorokulova, I.B., Pinchuk I.V., (2008) The safety of two Bacillus probiotic strains for human use Digestive diseases and sciences 53 (4), pp 954-963 120 114 Srinorakutara, T., Suesat C., Pitiyont B., Kitpreechavanit W., and Cattithammanit S (2004) Utilization of waste from cassava starch plant for ethanol production Proceedings of the Joint International Conference on Sustainable Energy and Environment (SEE), Hua Hin Thailand 115 Stypka, A (1998) Advanced wastewater treatment Factors influencing sludge settling parameters and solids flux in the activated sludge process: A Literature Review 116 Sun, L., Wan S., Yu Z., Wang Y., and Wang S (2012) Anaerobic biological treatment of high strength cassava starch wastewater in a new type up-flow multistage anaerobic reactor Bioresource technology 104, pp 280-288 117 Tawfik, A., Elsayed H., and Dessouki H (2013) Hydrogen and methane production from starch wastewater in a mesophillic anaerobic baffled reactor Seventeenth International Water Technology Conference 118 Tung, T.Q., Miyata N., and Iwahori K (2004) Growth of Aspergillus oryzae during treatment of cassava starch processing wastewater with high content of suspended solids Journal of bioscience and bioengineering 97 (5), pp 329-335 119 Von Sperling, M (2007), Basic principles of wastewater treatment, IWA publishing 120 Wang, W., Xie L., Chen J., Luo G., and Zhou Q (2011) Biohydrogen and methane production by co-digestion of cassava stillage and excess sludge under thermophilic condition Bioresource Technology 102 (4), pp 3833-3839 121 Water, S (2006) Wastewater energy best practice guidebook Madison, WI: Focus on Energy 122 Wilén, B.-M., (1995) Effect of different parameters on settling properties of activated sludge Chalmers University of Technology 123 Zhang, J and Wang Z.-W (2011) Arabinoxylan from Canna edulis Ker by-product and its enzymatic activities Carbohydrate Polymers 84 (1), pp 656-661 124 Zhang, J and Wang Z.-W (2013) Soluble dietary fiber from Canna edulis Ker byproduct and its physicochemical properties Carbohydrate polymers 92 (1), pp 289296 125 Zhang, J., Wang Z.-W., and Mi Q (2011) Phenolic compounds from Canna edulis Ker residue and their antioxidant activity LWT-Food Science and Technology 44 (10), pp 2091-2096 126 Zhang, J., Wang Z.-W., and Shi X.-M (2010) Canna edulis Ker by-product: chemical composition and characteristics of the dietary Fiber Food Science and Technology International 121 127 Zhang, Q., He J., et al (2011) Enhancement of methane production from cassava residues by biological pretreatment using a constructed microbial consortium Bioresource technology 102 (19), pp 8899-8906 128 Zhou, G., Li J., Fan H., Sun J., and Zhao X (2010) Starch wastewater treatment with effective microorganisms bacteria Bioinformatics and Biomedical Engineering (iCBBE), 2010 4th International Conference on 2010: IEEE 129 Zinatizadeh, A.A., Akhbari A., Farhadian M., Mansouri Y., Pirsaheb M., and Amirsaie R (2011) Influence of process and operational factors on a sequencing batch reactor (SBR) performance treating stimulated dairy wastewater ECOPERSIA (2), pp 111-124 Trang Web 130 http://antg.cand.com.vn/ Khoa học kỹ thuật hình sự/Cải thiện mơi trường làng nghề cịn chậm chạp 131 https://kinhdoanh.vnexpress.net/tintuc/Lãi cao nhờ trồng dong riềng 132 http://congnghevisinh.com/pro.asp/Chế phẩm (men) xử lý nƣớc thải Emic.htm 133 http://chephamsinhhoc.net.vn/san-pham/Chế phẩm sinh học xử lý nƣớc thải Bioem 134 http://danviet.vn/kinh-te-nong-nghiep/Làng triệu phú dong riềng 135 http://www.baobackan.org.vn/channel/Cây dong riềng nghề làm miến Côn Minh 136 http://biotechvietnam.com/nong-nghiep/product/Chế phẩm vi sinh xử lý môi trƣờng Biotech-aqua 137 http://www.baomoi.com/nghịch lý thức ăn chăn nuôi 138 http://baolangson.vn/tin-bai/Kinh-te/Văn Quan nhân rộng mơ hình trồng dong riềng 139 http://thienhaxanh.com.vn/chuyen-muc/san-pham/men-vi-sinh/Chế phẩm Roetech 140 http://tuyenquang/gov.vn/X(1)/n6127_mơ hình sản xuất phân hữu từ bã thải dong riềng 141 http://tuyenquangtv.vn/tin-tuc/83/AD1355929/TTV-Sản xuất phân hữu từ bã thải dong riềng 142 http://backantv.vn/tin-tuc/Bắc Kạn tiếp tục phát triển dong riềng thời gian tới 143 http://www.tienphong.vn/gioi-tre/Làm than từ bã thải dong riềng.537015.tpo 122 PHỤ LỤC I Bảng phân lập chủng Hoạt tính enzym Ký TT CMCase Amylase Protease Xylanase Gram Catalase hiệu (D/d) (D/d) (D/d) (D-d) B1 - + + B2 8,5 4,5 + + Ba1 5,1 12,5 12,5 10,2 + + N2 - - + + BK1 10 - - + + L3 11,5 - 11 - + + L4 - - + - Đ1 14,6 - - + + Đ2 - - + + Đ3 6,7 - - - + - 10 Đ4 9,3 - - + + 11 MQ1 8,8 4,5 - + + 12 MQ2 7,5 - 5,5 - + + 13 MQ3 7,0 - 4,2 - + + 14 MQ4 8,5 - - + + 15 12 1,8 + + 16 NT1 24 5,0 3,5 + + 17 NT2 15 3,5 2 + + 18 7,2 1,5 5,5 2,5 + + 19 NT3 - - + + 20 BD1 - + + 21 BD2 - 1,5 - - + + 22 BD3 13,3 - - + + B5 N4 123 Đặc điểm khuẩn lạc Trắng đục, trịn, có nhân lồi lên Đƣờng kính lớn, màu hồng mơi trƣờng NA, bề mặt thơ, bám thạch Trịn, nhỏ, trắng kem, mặt nhăn, cạnh khía, bám Bề mặt ngồi viền nhăn đều, màu trắng, tâm nhẵn bóng Màu trắng trong, trịn, bề mặt nhẵn, khơ Viền trong, tâm đục, bề mặt ƣớt, bóng, màu trắng Viền cƣa, tâm hình hoa, màu trắng ngà Đƣờng kính nhỏ, trịn, màu vàng, bề mặt nhẵn bóng Trịn, màu trắng đục, có tâm lồi lên Đƣờng kính lớn, màu trắng đục, bề mặt khô, viền cƣa Trịn, màu trắng, bề mặt trơn, lồi, bóng Khuẩn lạc trơn, tròn, nhỏ, bề mặt nhẵn, viền trơn Màu trắng đục, viền khơng trịn, lồi Màu trắng đục, viền cƣa, bề mặt thô Màu vàng đậm, bề mặt trơn, nhẵn, tròn Màu trắng ngà, bê mặt lỗ chỗ, thơ, viền trơn Trịn, trắng sữa, viền rang cưa, bề mặt sần sùi, bám thạch Tròn, màu trắng đục, viền nhám, đường kính lớn Trịn, trắng đục, dẹt, nhăn Trắng đục, hình hoa, bề mặt trơn, ƣớt Viền trịn, trắng, mờ, tâm đục hơn, lồi Tròn, dẹt, trắng, viền trơn, mặt khơ Trắng đục, trịn, nhỏ, trơn, 23 BD4 - - - + - 24 BD5 10 - - - + - 25 V1 10 - - + + 26 V2 - - + + 27 V3 12 - 3,5 - + + 28 V4 - - + + 29 V5 14 + + 30 H1 - 2,5 5,5 - + + 31 H2 - - + + 32 H12 20 2,8 + + 33 H5 - 2,5 4,5 - + + 34 B31 2,5 4,5 - + + 35 Cl1 17 2,8 + + 36 D1 - 3,5 - + + 37 Cl3 - 3,0 1,5 - + + 38 M1 1,5 18 + + - - - + + 39 CL6 40 M9 2,5 20 + + 41 M2 2,1 5,3 - + + 42 BV1 1,5 - + + 43 BV2 1,2 1,5 - + + 44 T2 8,4 2,1 3,6 5,3 + + 45 C5 7,1 2,3 4,7 0,8 + + 124 viền trơn, bóng Màu hồng nhạt, viền trơn, ƣớt Viền nhăn, mặt xù xì, trắng đục Vàng đậm, trịn, trơn, viền trơn, bóng Màu trắng trong, trơn, ƣớt, viền tròn, trơn Mặt nhăn, dẹt, trắng đục, viền cƣa Màu vàng, nhỏ, trơn, nhẵn, viền tròn Viền cưa, trắng đục, ăn lan thạch, mặt khô Trơn, lồi, bóng, trắng đục Vàng nhạt, trơn, viền trơn, lồi, bóng Trịn, trắng đục, bề mặt khơ nhăn, tâm lồi sần sùi, viền cưa Tròn, màu vàng, trơn Trắng, hình hoa, nhăn khơ, viền sần sùi Mặt nhăn, tâm hình hoa, viền cưa, trắng ngà Mặt nhăn, mỏng, viền cƣa, trắng đục, khô Mặt trơn, viền trắng trong, tâm trắng đục, lồi lên Viền cưa, hai vòng đồng tâm, viền lồi Trắng trong, lồi, mặt trơn, tròn Trắng ngà, bề mặt nhăn, viền cưa Dẹt, trắng, bám thạch Hồng nhạt, tâm lồi, viền khơng Đƣờng kính lớn, trắng đục, mặt thô, nhám Trắng ngà, tâm lồi, viền cưa Trịn, vàng nhạt, viền trơn, bóng II III Hình ảnh đặc tính chủng vi sinh vật đề tài Kết tối ưu hóa lên men thu sinh khối chủng a Chủng Ba1 Sơ đồ hồi quy đáp ứng ảnh hưởng yếu tố lên men đến mật độ tế bào chủng B Methylotrophycus Ba1 125 b Chủng H12 Sơ đồ hồi quy đáp ứng ảnh hưởng yếu tố lên men đến mật độ tế bào chủng B amyloliquefaciens H12 IV Hình ảnh trình tạo chế phẩm vi sinh vật 126 V Hình ảnh thử nghiệm phịng thí nghiệm Hệ thống xử lý liên tục quy mô nhỏ Xác định SV30 SV10 VI Hình ảnh xử lý trường Máy rửa củ kiểu cánh guồng 127 Máy nghiền củ, tách bã lọc bột, xả thải Nƣớc thải bã thải xả cống thoát nƣớc nƣớc thải sau xử lý bể chức 128 Nghiệm thu trƣờng Bã thải Bã thải sau ép tách nƣớc phơi 129 Nuôi cấy hệ sợi thu thể nấm sò trắng bã dong 130