Luận án Tiến sĩ Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật bản địa để xử lý nước thải trong giết mổ gia súc tập trung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THỊ THU LAN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT BẢN ĐỊA ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG GIẾT MỔ GIA SÚC TẬP TRUNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC HÀ NỘI – 2017 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THỊ THU LAN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT BẢN ĐỊA ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG GIẾT MỔ GIA SÚC TẬP TRUNG Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 62420201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS Nguyễn Văn Cách HÀ NỘI – 2017 ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới GS TS Nguyễn Văn Cách người Thầy hướng dẫn giúp định hướng nghiên cứu khoa học, trợ giúp tài phục vụ nghiên cứu suốt thời gian thực luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán phịng Cơng nghệ xử lý nước, Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Đây không nơi đào tạo giúp trưởng thành hoạt động nghiên cứu khoa học mà cịn nơi để tơi chia sẻ khúc mắc gặp phải trình thực luận án Lãnh đạo phòng tạo điều kiện mặt thời gian trang thiết bị để tơi thực suốt q trình làm luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn đến chủ nhiệm đề tài KC 08.04, TS Đỗ Tiến Anh, Viện Khoa học khí tượng thủy văn hỗ trợ kinh phí thiết bị thí nghiệm cho nội dung nghiên cứu thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn đến thầy mơn vi sinh- hóa sinh- sinh học phân tử, Viện Công nghệ sinh học Thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, kiến thức mà tơi tiếp thu, tích lũy suốt thời gian học tập từ sinh viên đại học tảng thiếu để tơi có đủ khả tiếp thu, trau dồi kiến thức phục vụ cho nghiên cứu luận án Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện đào tạo sau đại học giúp đỡ hướng dẫn tận tình cho tơi mẫu giấy tờ văn suốt trình học tập hoàn thành luận án Để hoàn thành luận án không nhắc tới hỗ trợ khuyến khích tinh thân người thân gia đình bạn bè Hà Nội, ngày tháng/ Tác giả luận án i năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị nào, chưa công bố cơng trình nghiên cứu Hà nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận án ii MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng giết mổ gia súc 1.1.1 Hiện trạng quy trình giết mổ nguồn phát thải chất thải trình giết mổ gia súc 1.1.2 Đặc tính nước thải nguồn thải ngành giết mổ gia súc 1.2 Các công nghệ xử lý nước thải giết mổ 1.2.1 Phương pháp học hóa lý 1.2.1.1 Phương pháp học 1.2.1.2 Phương pháp hóa lý 10 1.2.2 Phương pháp sinh học 10 1.2.2.1 Phương pháp sinh học kị khí 10 1.2.2.2 Phương pháp hiếu khí 11 1.2.3 Các nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc 13 1.2.3.1 Các công nghệ nghiên cứu áp dụng sở giết mổ giới 13 1.2.3.2 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc Việt Nam16 1.2.4 Giải pháp cơng nghệ xử lý có khai thác chất ô nhiễm bể xử lý sinh học tích hợp đa chức 18 1.2.4.1 Nguyên lý hoạt động bể tích hợp năm chức 18 1.2.4.2 Giải pháp công nghệ kiểm nghiệm công nghệ thành công nguồn nước thải khác nhau: 20 1.3 Giải pháp công nghệ xử lý nước thải ngành giết mổ gia súc phương pháp sinh học 21 1.3.1 Cơ sở khoa học phương pháp xử lý sinh học 21 1.3.2 Cơ sở lý thuyết loại bỏ hợp chất hữu cơ, nitơ nước 22 1.3.3 Giải pháp công nghệ xử lý bùn hoạt tính 24 1.3.4 Chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải 28 iii 1.3.4.1 Vi sinh vật nước thải 28 1.3.4.2 Vi khuẩn thuộc chi Bacillus 28 1.3.4.3 Mục tiêu phân lập chọn chủng vi sinh vật 29 1.3.4.4 Tổng quan chế phẩm vi sinh 31 1.3.4.5 Các nghiên cứu ứng dụng chế phẩm VSV 33 1.4 Định hướng nghiên cứu phát triển giải pháp công nghệ Luận án 35 1.4.1 Cơ sở khoa học xây dựng hướng nghiên cứu Luận án 35 1.4.2 Hướng phân giải protein 37 1.4.3 Tổng hợp hướng phát triển công nghệ luận án 38 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1 Vật liệu 41 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 41 2.1.2 Hố chất thí nghiệm 41 2.1.3 Thiết bị phân tích 41 2.1.4 Môi trường 42 2.2 Phương pháp nghiên cứu 42 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 42 2.2.2 Phương pháp xác định tiêu nước 43 2.2.3 Phương pháp vi sinh vật 43 2.2.3.1 Phân lập 43 2.2.3.2 Phương pháp tuyển chọn 44 2.2.4 Phương pháp định danh phương pháp truyền thống 46 2.2.4.1 Thử hoạt tính catalase 46 2.2.4.2 Khả sử dụng số loại đường 47 2.2.5 Phương pháp định danh phương pháp sinh học phân tử 47 2.2.5.1 Tách DNA tổng số từ vi khuẩn 47 2.2.5.2 Nhân khuyếch đại gen phản ứng PCR 48 2.2.5.3 Tinh sản phẩm PCR 48 2.2.5.4 Xác định trình tự chuỗi nucleotid so sánh tương quan trình tự gen 48 2.2.6 Tạo chế phẩm 49 2.2.6.1 Khảo sát điều kiện lên men thu sinh khối chủng 49 2.2.6.2 Lên mem thu sinh khối chủng VSV tuyển chọn để tạo chế phẩm 50 iv 2.2.6.3 Phương pháp tạo chế phẩm 50 2.2.7 Phương pháp xử lý nước thải giết mổ gia súc quy mơ phịng thí nghiệm 52 2.2.7.1 Phương pháp hiếu khí theo mẻ quy mơ bình 5L 52 2.2.7.2 Phương pháp xử lý hiếu khí bán liên tục quy mô 35L 53 2.2.8 Phương pháp xử lý nước thải giết mổ gia súc quy mô pilot trường 20 m3/ngày 57 2.2.8.1 Xác định thời gian khởi động bể tích hợp năm chức 57 2.2.8.2 Xác định hiệu suất xử lý COD chế độ 57 2.2.8.3 Xác định hiệu suất xử lý TN chế độ 58 2.2.8.4 Đánh giá tính ổn định chế phẩm 58 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59 3.1 Khảo sát đặc trưng nước thải giết mổ gia súc số sở khu vực Hà Nội 59 3.1.1 Cơ sở giết mổ Thịnh An 59 3.1.2 Cơ sở giết mổ trâu bò Khắc Ngoan 60 3.2 Phân lập, tuyển chọn vi khuẩn thích ứng để xử lý nước thải giết mổ gia súc 63 3.2.1 Phân lập vi khuẩn 63 3.2.2 Tuyển chọn chủng vi khuẩn phân lập 64 3.2.2.1 Kiểm tra lực phân giải chất chủng phân lập 64 3.2.2.2 Khả sinh trưởng, phát triển chủng tuyển chọn 65 3.2.2.3 Năng lực loại bỏ COD nước thải giết mổ gia súc chủng tuyển chọn67 3.2.3 Định tên chủng vi sinh vật tuyển chọn 70 3.2.3.1 Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa chủng 71 3.2.3.2 Định tên chủng phương pháp sinh học phân tử 73 3.3 Thử nghiệm tạo chế phẩm vi sinh vật 76 3.3.1 Thử nghiệm xác định điều kiện lên men thu sinh khối vi khuẩn 76 3.3.1.1 Lựa chọn mơi trường thích hợp 77 3.3.1.2 Ảnh hưởng pH đến môi trường 78 3.3.1.3 Nhu cầu oxy hòa tan đến lực phát triển sinh khối vi sinh vật 80 3.3.1.4 Ảnh hưởng tỷ lệ cấp giống đến lực phát triển sinh khối VSV 80 3.3.1.5 Trạng thái sinh trưởng phát triển chủng tuyển chọn 82 3.3.2 Tạo chế phẩm 83 3.3.2.1 Khả xử lý nước thải giết mổ gia súc chủng tuyển chọn 83 3.3.2.2 Kiểm định đặc tính chủng môi trường thực 86 v 3.3.3 Tạo chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải giết mổ gia súc 87 3.3.3.1 Kiểm tra tương hỗ chủng vi khuẩn thí nghiệm 87 3.3.3.2 Quy trình cơng nghệ tạo chế phẩm vi sinh vật 87 3.3.3.3 Sơ đồ quy trình cơng nghệ tạo chế phẩm vi sinh vật 90 3.4 Thử nghiệm ứng dụng chế phẩm xử lý nước thải giết mổ gia súc quy mơ phịng thí nghiệm 90 3.4.1 Thử nghiệm ứng dụng chế phẩm xử lý nước thải giết mổ gia súc phương pháp hiếu khí theo mẻ quy mơ bình 5L 90 3.4.1.1 Năng lực xử lý COD 91 3.4.1.2 Năng lực xử lý nitơ tổng 92 3.4.1.3 Xác định MLSS qua mẻ xử lý 94 3.4.1.4 Diến biến chất ô nhiễm theo thời gian xử lý chế phẩm 96 3.4.2 Xử lý nước thải giết mổ phương pháp hiếu khí bán liên tục quy mơ 35 L 97 3.4.2.1 Chỉ số thể tích bùn lắng (SVI) 97 3.4.2.2 Ảnh hưởng tải lượng đến hiệu suất xử lý 99 3.4.2.3 Ảnh hưởng MLSS đến hiệu suất xử lý 102 3.4.2.4 Đánh giá chất lượng bùn thải 103 3.5 Thử nghiệm lực xử lý chế phẩm ngồi trường mơ hình xử lý quy mô pilot 20 m3/ngày 104 3.5.1 Theo dõi giai đoạn khởi động hệ thống 104 3.5.2 Theo dõi vận hành hệ thống ổn định 106 3.5.2.1 Biến thiên pH DO bể tích hợp chức 107 3.5.2.2 Biến thiên COD hệ thống pilot 108 3.5.2.3 Hiệu xử lý T-N 108 KẾT LUẬN…………………………………………………………………………………111 KIẾN NGHỊ 113 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 114 CỦA LUẬN ÁN 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 PHỤ LỤC 124 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Việt Tiếng Anh ATTP An toàn thực phẩm Food safety BOD5 Nhu cầu oxy sinh hóa sau ngày Biochemical oxygen Demand COD Nhu cầu oxy hóa học Chemical Oxygen Demand CSGM Cơ sở giết mổ Cattle slaughterhouse DO Oxy hòa tan Dissolved Oxygen F/M Thức ăn/mật độ vi sinh Food/Microorganism MBR Bể phản ứng kiểu màng sinh học Membrane bioreactor MLSS Chất rắn lơ lửng bể phản ứng Mixed Liquor Suspended Solid MLVSS Tổng chất lơ lửng bay bể Mixed Liquor Volatile Suspended phản ứng Solid OLR Tải trọng hữu Organic Loading Rate SBAR Thiết bị khí nâng hoạt động theo mẻ Sequencing Batch Airlift Reactor SBR Bể phản ứng hoạt động theo mẻ Sequencing Batch Reactor SS Cặn lơ lửng Suspended Solid SV30 Thể tích bùn lắng sau 30 phút SVI Chỉ số thể tích bùn Sludge Volume Iudex TN Tổng nitơ Total nitrogen TP Tổng phốt Total phosphorus TSS Tổng cặn lơ lửng Total Suspendid Solid KBSCP Không bổ sung chế phẩm Unbioaugmentation BSCP Bổ sung chế phẩm Bioaugmentation LWK Tổng khối lượng thịt tổng số Live Weight Kilogram động vật giết mổ SWW Nước thải lò mổ Slaughterhouse wastewater VSV Vi Sinh Vật Microorganism vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ minh họa quy trình giết mổ trâu, bị thủ cơng Hình 1.2 Sơ đồ quy trình giết mổ trâu, bị, lợn theo phương pháp bán thủ cơng Hình 1.3 Biểu đồ minh họa tỷ lệ hệ thống xử lý nước thải ngành giết mổ gia súc xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia môi trường 16 Hình 1.4 Hình ảnh minh họa nguyên lý cấu tạo vận hành bể tích hợp năm chức 19 Hình 1.5 Sơ đồ minh họa trình xử lý nước thải phương pháp bùn hoạt tính 25 Hình 1.6 Sơ đồ cấu trúc vận hành công nghệ xử lý nước thải sử dụng nhiều giải đoạn 26 Hình 1.7 Biểu đồ chi phí hệ thống xử lý sinh học nước thải sử dụng bùn hoạt tính 27 Hình 1.8 Chi phí tiêu hao điện hệ thống xử lý sinh học bùn hoạt tính 27 Hình 1.9 Sơ đồ ngun lý chuyển hóa vi sinh chất ô nhiễm xử lý nước thải 36 Hình 1.10 Sơ đồ tóm tắt ngun lý q trình ơxy hóa-khử sinh học xử lý nước thải 37 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý trình chuyển hóa protein 38 Hình 1.12 Sơ đồ công nghệ xử lý chất thải giết mổ gia súc luận án 39 Hình 2.1 Hình ảnh minh họa sơ đồ mơ hình hệ pilot phịng thí nghiệm 54 Hình 3.1 Đồ thị trình tạo sinh khối chủng C theo thời gian 66 Hình 3.2 Đồ thị trình tạo sinh khối chủng M theo thời gian 67 Hình 3.3 Đồ thị lực xử lý COD nước thải giết mổ gia súc vi sinh vật 68 Hình 3.4 Đồ thị hiệu suất xử lý COD nước thải giết mổ gia súc vi sinh vật tuyển chọn 68 Hình 3.5 Đồ thị lực xử lý COD nước thải giết mổ gia súc vi sinh vật tuyển chọn 69 Hình 3.6 Đồ thị hiệu suất xử lý COD nước thải giết mổ gia súc vi sinh vật tuyển chọn 69 Hình 3.7 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc chủng vi sinh vật tuyển chọn 71 Hình 3.8 Ảnh chụp điện di đồ sản phẩm PCR nhân gen mã hóa 16S rDNA 73 Hình 3.9 Cây phân loại chủng M2 dựa vào trình tự gen mã hóa 16S rDNA 74 Hình 3.10 Cây phân loại chủng C1 dựa vào trình tự gen mã hóa 16S rDNA 75 Hình 3.11 Cây phân loại chủng C8 dựa vào trình tự gen mã hóa 16S rDNA 76 Hình 3.12 Biểu đồ ảnh hưởng mơi trường đến sinh trưởng chủng vi sinh vật 78 Hình 3.13 Biểu đồ ảnh hưởng pH đến phát triển chủng vi khuẩn tuyển chọn 79 vii removal from activated sludge mixed liquor by wastewater protozoa in a laboratory scale batch reactor Int J Environ Sci Technol, 5, 463–470 [23] Al-Mutairi NZ (2009) Aerobic selectors in slaughterhouse activated sludge systems: A preliminary investigation Bioresour Technol, 100, 50–58 [24] Al-Mutairi NZ., Al-Sharifi FA., Al-Shammari SB (2008) Evaluation study of a slaughterhouse wastewater treatment plant including contact-assisted activated sludge and DAF Desalination, 225, 167–175 [25] Amenu D (2014) Characterization of Wastewater and Evaluation of the Effectiveness of World J Life Sci Res, 1, 1–11 [26] Anonymous Role of microorganisms in wastewater treatment [27] Asselin M., Drogui P., Benmoussa H., Blais JF (2008) Effectiveness of electrocoagulation process in removing organic compounds from slaughterhouse wastewater using monopolar and bipolar electrolytic cells Chemosphere, 72, 1727–1733 [28] Bacon CW., Hinton DM (2011) Bacteria in Agrobiology: Plant Growth Responses 21–40 [29] Barnard JL., Stensel HD (1888) the Activated Sludge Process in Service of Humanity [30] Bartrolí A., Carrera J., Pérez J (2011) Bioaugmentation as a tool for improving the start-up and stability of a pilot-scale partial nitrification biofilm airlift reactor Bioresour Technol, 102, 4370–4375 [31] Bazrafshan E., Mostafapoor FK., Soori MM., Mahvi AH (2012) Application of combined chemical coagulation and electro-coagulation process for carwash wastewater treatment Fresenius Environ Bull, 21, 2694–2701 [32] Blazy V., de Guardia A., Benoist JC., Daumoin M., Lemasle M., Wolbert D, Barrington S (2014) Odorous gaseous emissions as influence by process condition for the forced aeration composting of pig slaughterhouse sludge Waste Manag, 34, 1125–1138 [33] Buchanan JR., Seabloom RW (2004) Aerobic Treatment of Wastewater and Aerobic Treatment Units Univ Curric Dev Decentralized Wastewater Manag, 1–27 [34] Budiyono IN., Widiasa IN., Johari S., Sunarso (2011) Study on 117 Slaughterhouse Wastes Potency and Characteristic for Biogas Production Internat J Waste Resourcs, 1, 4–7 [35] Bugallo PMB., Andrade LC., De la Torre MA., López RT (2014) Analysis of the slaughterhouses in Galicia (NW Spain) Sci Total Environ, 481, 656– 661 [36] Bustillo-Lecompte CF., Mehrvar M (2015) Slaughterhouse wastewater characteristics, treatment, and management in the meat processing industry: A review on trends and advances J Environ Manage, 161, 287–302 [37] Bustillo-Lecompte CF., Mehrvar M., Quiñones-Bolaños E (2013) Combined anaerobic-aerobic and UV/H O processes for the treatment of synthetic slaughterhouse wastewater J Environ Sci Heal Part A, 48, 1122–1135 [38] Caixeta CET., Cammarota MC., Xavier AMF (2002) Slaughterhouse wastewater treatment: Evaluation of a new three-phase separation system in a UASB reactor Bioresour Technol, 81, 61–69 [39] Cantwell.J., Nicol J., Schepp C., Kezar K (2006) Water and Wastewater Energy Best Prctice Guidebook Sci Appl Int Corp Wisconsin [40] Cao W., Mehrvar M (2011) Slaughterhouse wastewater treatment by combined anaerobic baffled reactor and UV/H2O2 processes Chem Eng Res Des, 89, 1136–1143 [41] Castro-Barros CM (2013) Guideline for granular sludge reactor design SANITAS Tech Reports Ser Model, 10, 18 [42] Choi SM., Park MH., Jung TS., Moon KH., Kim KM., Kang JS (2011) Characterization of Bacillus mojavensis KJS-3 for industrial applications Arch Pharm Res, 34, 289–298 [43] Cristian O (2010) Characteristics of the Untreated Wastewater Produced By Food Industry Analele Univ din Oradea Fasc Mediu, XV, 709–714 [44] Dilek Sanin F., Vatansever A., Turtin I., Kara F., Durmaz B., Sesay ML (2006) Operational conditions of activated sludge: Influence on flocculation and dewaterability Dry Technol, 24, 1297–1306 [45] Eikelboom DH (2000) Process control of activated sludge plants by microscopic investigation 156 [46] Farzadkia M., Vanani AF., Golbaz S., Sajadi HS., Bazrafshan E (2016) 118 Characterization and evaluation of treatability of wastewater generated in khuzestan livestock slaughterhouses and assessing of their wastewater treatment systems Glob Nest J, 18, 108–118 [47] Fuchs W., Binder H., Mavrias G., Braun R (2003) Anaerobic treatment of wastewater with high organic content using a stirred tank reactor coupled with a membrane filtration unit Water Res, 37, 902–908 [48] Gallert C., Winter J (2005) Bacterial Metabolism in Wastewater Treatment Systems Environ Biotechnol doi: 10.1002/3527604286.ch1 [49] Giesen A., Thompson A (2013) Aerobic granular biomass for cost- effective , energy efficient and sustainable wastewater treatment 7th Eur Waste Water Manag Conf, 13 [50] Grady CPL., Daigger GT., Lim HC (1999) Biological wastewater treatment Hazard Waste, October, 1076 [51] Hamza U., Mohammed I., Ibrahim S (2009) Kinetics of Biological Reduction of Chemical Oxygen Demand from Petroleum Refinery wastewater Researcher, 1, 16–17 [52] Herrero M., Stuckey DC (2015) Bioaugmentation and its application in wastewater treatment: A review Chemosphere, 140, 119–128 [53] Hong Z., Rong X., Cai P, Dai K., Liang W., Chen W., Huang Q (2012) Initial adhesion of Bacillus subtilis on soil minerals as related to their surface properties Eur J Soil Sci, 63, 457–466 [54] Huang Q, Wu H, Cai P, Fein JB, Chen W (2015) Atomic force microscopy measurements of bacterial adhesion and biofilm formation onto clay-sized particles Sci Rep, 5, 16857 [55] James E Alleman (2011) Activated Sludge Process Control: Training Manual for Wastewater [56] Katja H., Mika S (2016) Flocculation in paper and pulp mill sludge process Flocculation in Paper and Pulp Mill Sludge Process [57] Kim KM., Liu J., Go YS., Kang JS (2015) Characterization of Bacillus mojavensis KJS-3 for the Promotion of Plant Growth 25, 910–916 [58] Kobya M., Senturk E., Bayramoglu M (2006) Treatment of poultry slaughterhouse wastewaters by electrocoagulation J Hazard Mater, 133, 119 172–176 [59] Kundu P., Debsarkar A., Mukherjee S (2013) Treatment of Slaughter House Wastewater in a Sequencing Batch Reactor: Performance Evaluation and Biodegradation Kinetics Biomed Res Int, 2013, 1–11 [60] Kundu P., Debsarkar A., Mukherjee S (2013) Treatment of slaughter house wastewater in a sequencing batch reactor: Performance evaluation and biodegradation kinetics Biomed Res Int doi: 10.1155/2013/134872 [61] Li Y., Liu B., Song J., Jiang C., Yang Q (2014) Utilization of potato starch processing wastes to produce animal feed with high lysine content J Microbiol Biotechnol, 25, 178–184 [62] Liu X., Ren B., Chen M., Wang H., Kokare CR., Zhou X., Wang J., Dai H., Song F., Liu M., Wang J., Wang S., Zhang L (2010) Production and characterization of a group of bioemulsifiers from the marine Bacillus velezensis strain H3 Appl Microbiol Biotechnol, 87, 1881–1893 [63] Lobato LCS., Chernicharo CAL., Souza CL (2012) Estimates of methane loss and energy recovery potential in anaerobic reactors treating domestic wastewater Water Sci Technol, 66, 2745–2753 [64] Low EW., Chase HA (1999) Reducing production of excess biomass during wastewater treatment Water Res, 33, 1119–1132 [65] Ma F., Guo J bo., Zhao L jun., Chang C chi., Cui D (2009) Application of bioaugmentation to improve the activated sludge system into the contact oxidation system treating petrochemical wastewater Bioresour Technol, 100, 597–602 [66] Maharajh N (2010) Effect of Feed Rate and Solid Retention Time ( SRT ) on Effluent Quality and Sludge Characteristics in Activated Sludge Systems using Sequencing Batch Reactors [67] Massé DI., Masse L (2000) Characterization of wastewater from hog slaughterhouses in Eastern Canada and evaluation of their in-plant wastewater treatment systems Can Biosyst Eng / Le Genie des Biosyst au Canada, 42, 139–146 [68] Miaomio Dong., Chen Yao YG (2015) Effect of Organic Loading and DO on Stability of Hypersaline Aerobic Granular Sludge 1–6 120 [69] Mittal GS (2006) Treatment of wastewater from abattoirs before land application - A review Bioresour Technol, 97, 1119–1135 [70] Nafarnda WD., Ajayi IE., Shawulu JC., Kawe MS., Omeiza GK., Sani N a., Tenuche OZ., Dantong DD., Tags SZ (2012) Bacteriological Quality of Abattoir Effluents Discharged into Water Bodies in Abuja, Nigeria ISRN Vet Sci, 2012, 1–5 [71] Nguyen Van Cach., Hoang Dinh Hoa., Tran Lien Ha (2011) Adjustable tank incorporated five function for biological treatment of waste water Online J world interlectual Prop Organ PCTScope [72] O’Leary WM (1989) Practical Handbook of Microbiology Pract Handb Microbiol doi: 10.1002/1521-3773(20010316)40:63.3.CO;2-C [73] Pagés-Díaz J., Pereda-Reyes I., Taherzadeh MJ., Sárvári-Horváth I, Lundin M (2014) Anaerobic co-digestion of solid slaughterhouse wastes with agroresidues: Synergistic and antagonistic interactions determined in batch digestion assays Chem Eng J, 245, 89–98 [74] Pan M (2013) Assessment of slaughterhouse wastewater treatment by using intermittently-aerated sequencing batch reactors ( IASBRs ) [75] Del Pozo R., Taş DO., Dulkadiro฀lu H., Orhon D., Diez V (2003) Biodegradability of slaughterhouse wastewater with high blood content under anaerobic and aerobic conditions J Chem Technol Biotechnol, 78, 384–391 [76] Rahimi Y., Torabian A., Mehrdadi N., Shahmoradi B (2011) Simultaneous nitrification-denitrification and phosphorus removal in a fixed bed sequencing batch reactor (FBSBR) J Hazard Mater, 185, 852–857 [77] Rajakumar R., Meenambal T., Banu JR., Yeom IT (2011) Treatment of poultry slaughterhouse wastewater in upflow anaerobic filter under low upflow velocity Int J Environ Sci Technol, 8, 149–158 [78] Reginatto V., Teixeira RM., Pereira F., Schmidell W., Furigo A., Menes R., Etchebehere C., Soares HM (2005) Anaerobic ammonium oxidation in a bioreactor treating slaughterhouse wastewater Brazilian J Chem Eng, 22, 593–600 [79] Rolfe MD., Rice CJ., Lucchini S., Pin C., Thompson A., Cameron ADS., 121 Alston M., Stringer MF., Betts RP., Baranyi J., Peck MW., Hinton JCD (2012) Lag phase is a distinct growth phase that prepares bacteria for exponential growth and involves transient metal accumulation J Bacteriol, 194, 686–701 [80] Rostami S., Azhdarpoor A., Rostami M., Samaei MR (2016) The effects of simultaneous application of plant growth regulators and bioaugmentation on improvement of phytoremediation of pyrene contaminated soils Chemosphere, 161, 219–223 [81] Ruiz I., Veiga MC., De Santiago P., Blázquez R (1997) Treatment of slaughterhouse wastewater in a UASB reactor and an anaerobic filter Bioresour Technol, 60, 251–258 [82] Saddoud A., Sayadi S (2007) Application of acidogenic fixed-bed reactor prior to anaerobic membrane bioreactor for sustainable slaughterhouse wastewater treatment J Hazard Mater, 149, 700–706 [83] Sarairah A., Jamrah A (2008) Characterization and Assessment of Treatability of Wastewater Generated in Amman Slaughterhouse Eng Sci, 35, 71–83 [84] Services M (2015) UK Standards for Microbiology Investigations Bacteriology, B 55, 1–21 [85] Sindhu R., Meera V (2012) Treatment Of Slaughterhouse Effluent Using Upflow Anaerobic Packed Bed Reactor 38: [86] Sivaramakrishna D., Sreekanth D., Sivaramakrishnan M., Sathish Kumar B., Himabindu V., Narasu ML (2014) Effect of system optimizing conditions on biohydrogen production from herbal wastewater by slaughterhouse sludge Int J Hydrogen Energy, 39, 7526–7533 [87] Sombatsompop K (2011) Journal of Science and Technology A comparative study of sequencing batch reactor and moving- bed sequencing batch reactor for piggery wastewater maejo IntJSciTechnol, 5, 191–203 [88] Spencer Davies P (2005) The Biological Basis of Wastewater Treatment 20 [89] Stackebrandt E (2006) The Prokaryotes doi: 10.1007/0-387-30741-9 [90] Sunder GC., Satyanarayan S (2013) Efficient Treatment of Slaughter House Wastewater by Anaerobic Hybrid Reactor Packed with Special Floating 122 Media Int J Chem Phys Sci, 2, 73–81 [91] Tan W., Huang C., Chen C., Liang B., Wang A (2016) Bioaugmentation of activated sludge with elemental sulfur producing strain Thiopseudomonas denitrificans X2 against nitrate shock load Bioresour Technol, 220, 647– 650 [92] Tritt WP., Schuchardt F (1992) Materials flow and possibilities of treating liquid and solid wastes from slaughterhouses in Germany A review Bioresour Technol, 41, 235–245 [93] Vasiliadou IA., Papoulis D., Chrysikopoulos C V., Panagiotaras D, Karakosta E., Fardis M., Papavassiliou G (2011) Attachment of Pseudomonas putida onto differently structured kaolinite minerals: A combined ATR-FTIR and 1H NMR study Colloids Surfaces B Biointerfaces, 84, 354–359 [94] Wilen B (1995) Effect of Different Parameters on Settling Properties of Activated Sludge [95] Wu PF., Mittal GS (2012) Characterization of provincially inspected slaughterhouse wastewater in Ontario, Canada Can Biosyst Eng / Le Genie des Biosyst au Canada 54: [96] Yu FB., Ali SW., Guan LB., Li SP., Zhou S (2010) Bioaugmentation of a sequencing batch reactor with Pseudomonas putida ONBA-17, and its impact on reactor bacterial communities J Hazard Mater, 176, 20–26 123 PHỤ LỤC PL3.1 Bảng đặc điểm hình thái khuẩn lạc chủng phân lập từ mẫu nước thải STT Mẫu nước thải Ký hiệu Đặc điểm hình thái khuẩn lạc chủng Cơ sở giết M1 Màu trắng trịn, có vịng ngồi, gờ nhăn, khuẩn lạc nhỏ mổ trâu bò M2 Khuẩn lạc to, màu trắng, bề mặt nhăn, mép lan, có gờ Khắc Ngoan M3 Màu trắng đục, tròn, bề mặt nhăn, gờ M4 Màu trắng, khuẩn lạc tròn, bề mặt M5 M6 Màu trắng, bề mặt nổi, nhăn M7 Màu trắng, khuẩn lạc to, bề mặt nhẵn M8 Màu trắng, tròn, nhăn, khơng có gờ H1 Màu trắng trong, khơ, khuẩn lạc nhỏ, trơn 10 H2 Màu trắng, khuẩn lạc to, trịn, khơ, bề mặt nhẵn 11 H3 Trắng đục, bề mặt nhăn, viền nhăn 12 H4 Trắng đục, nhẵn bóng, khuẩn lạc nhỏ 13 H5 Màu trắng, bề mặt nhẵn lồi, đậm màu 14 H6 Trắng sữa, bề mặt lồi nhăn, viền cưa 15 H7 Trắng trong, bề mặt nhẵn lồi, viền nhẵn 16 H8 Trắng trong, bề mặt nhẵn, viền nhẵn 17 H9 Trắng, bề mặt nhăn, lõm, viền nhẵn 18 H10 Trắng đục, bề mặt nhăn nhô lên, viền nhăn, nhớt 19 H11 Trắng đục, bề mặt nhẵn, viền cưa 20 21 22 Màu trắng, khuẩn lạc nhỏ, nổi, trơn bên nhăn Cơ sở giết C1 Trắng đục, bề mặt trơn, có tâm gờ giữa, mép bóng mổ lợn Thịnh C2 Màu nâu, khuẩn lạc mỏng, bề mặt xốp, viền nhẵn, An có chấm li ti C3 Trắng, bề mặt nhẵn lồi, đậm màu hơn, viền nhăn 23 C4 Trắng đục, bề mặt nhẵn lồi, đậm màu 24 C5 Hơi vàng, bề mặt nhẵn, tâm đậm màu 124 25 C6 Hơi vàng, bề mặt bóng nhẵn lồi, viền nhẵn 26 C7 Trắng trong, bề mặt nhẵn lồi, viền nhẵn 27 C8 Màu trắng, bề mặt nhày, rìa cưa nơng 28 C9 Trắng ngà, bề mặt nhẵn bóng, viền nhẵn 29 C10 Trắng trong, bề mặt nhẵn lồi, viền nhẵn 30 C11 Trắng trong, bề mặt nhẵn bóng, viền nhẵn 31 C12 Hơi vàng, bề mặt nhẵn, viền nhăn 32 L1 Trắng phớt hồng, bề mặt xốp chấm li ti, viền cưa 33 L2 Trắng đục, bề mặt nhăn nhô lên, viền nhăn, nhớt 34 L3 Trắng ngà, bề mặt nhẵn, viền nhẵn 35 L4 Trắng ngà, bề mặt nhẵn, viền nhẵn 36 L5 Trắng ngà, bề mặt nhẵn, viền nhẵn 37 L6 Trắng, bề mặt nhẵn, viền nhẵn 38 L7 Trắng ngà, bề mặt nhẵn bóng lồi, viền nhẵn 39 L8 Trắng trong, bề mặt nhẵn, viền nhẵn 40 L9 Trắng, bề mặt nhăn, viền nhăn 41 L10 Trắng, bề mặt nhăn, lõm, viền nhẵn 42 L11 Trắng trong, bề mặt nhăn lồi, viền cưa 43 L12 44 L13 45 L14 Trắng đục, bề mặt nhẵn lồi, đậm màu 46 L15 Hơi vàng, bề mặt nhẵn, tâm đậm màu 47 L16 Hơi vàng, bề mặt bóng nhẵn lồi, viền nhẵn 48 L17 Trắng trong, bề mặt nhẵn lồi, viền nhẵn 49 L18 Trắng đục, bề mặt nhẵn lồi, viền nhẵn 50 L19 Trắng ngà, bề mặt nhẵn bóng, viền nhẵn 51 L20 Trắng trong, bề mặt nhẵn lồi, viền nhẵn 52 L21 Trắng trong, bề mặt nhẵn bóng, viền nhẵn Màu nâu, khuẩn lạc mỏng, bề mặt xốp, viền nhẵn, có chấm li ti Trắng, bề mặt nhẵn lồi, đậm màu hơn, viền nhăn PL3.2 Hình ảnh thí nghiệm trịn q trình tuyển chọn chủng vi sinh vật qua lực xử lý nước thải khă tạo kết lắng chủng 125 Bảng PL3.3 Trình tự nucleotide đoạn gen rDNA vùng 16S chủng Bacillus mojavensis C1 TGAGTTTGATCCTGGCTCAGGACGAACGCTGGCGGCGTGCCTAATACATGCA AGTCGAGCGGACAGATGGGAGCTTGCTCCCTGATGTTAGCGGCGGACGGGTG AGTAACACGTGGGTAACCTGCCTGTAAGACTGGGATAACTCCGGGAAACCGG GGCTAATACCGGATGCTTGTTTGAACCGCATGGTTCAAACATAAAAGGTGGC TTCGGCTACCACTTACAGATGGACCCGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGT AACGGCTCACCAAGGCAACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCC ACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGA ATCTTCCGCAATGGACGAAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAA GGTTTTCGGATCGTAAAGCTCTGTTGTTAGGGAAGAACAAGTACCGTTCGAA TAGGGCGGTACCTTGACGGTACCTAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGC CAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCG TAAAGGGCTCGCAGGCGGTTCCTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCCCGGCTCAA CCGGGGAGGGTCATTGGAAACTGGGGAACTTGAGTGCAGAAGAGGAGAGTG GAATTCCACGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAGATGTGGAGGAACACCAGTGG CGAAGGCGACTCTCTGGTCTGTAACTGACGCTGAGGAGCGAAAGCGTGGGGA GCGAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGATGAGTGCTAA GTGTTAGGGGGTTTCCGCCCCTTAGTGCTGCAGCTAACGCATTAAGCACTCCG CCTGGGGAGTACGGTCGCAAGACTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCC GCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTAC CAGGTCTTGACATCCTCTGACAATCCTAGAGATAGGACGTCCCCTTCGGGGG CAGAGTGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGG GTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGATCTTAGTTGCCAGCATTCAGTTG GGCACTCTAAGGTGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACG TCAAATCATCATGCCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGACA GAACAAAGGGCAGCGAAACCGCGAGGTTAAGCCAATCCCACAAATCTGTTCT CAGTTCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGCTGGAATCGCTAGTA ATCGCGGATCAGCATGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCG CCCGTCACACCACGAGAGTTTGTAACACCCGAAGTCGGTGAGGTAACCTTTA TGGAGCCAGCCGCCGAAGGTG 126 PL3.4 Trình tự nucleotide đoạn gen Rdna vùng 16S chủng Bacillus velezensis M2 GCTCAGGACGAACGCTGGCGGCGTGCCTAATACATGCAAGTCGAGCGGACAG ATGGGAGCTTGCTCCCTGATGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGT AACCTGCCTGTAAGACTGGGATAACTCCGGGAAACCGGGGCTAATACCGGAT GGTTGTTTGAACCGCATGGTTCAGACATAAAAGGTGGCTTCGGCTACCACTTA CAGATGGACCCGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAACGGCTCACCAAGG CGACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGAC ACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAATGGACG AAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAAGGTTTTCGGATCGTAAA GCTCTGTTGTTAGGGAAGAACAAGTGCCGTTCAAATAGGGCGGCACCTTGAC GGTACCTAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATA CGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAAGGGCTCGCAGGCG GTTTCTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCCCGGCTCAACCGGGGAGGGTCATTGG AAACTGGGGAACTTGAGTGCAGAAGAGGAGAGTGGAATTCCACGTGTAGCG GTGAAATGCGTAGAGATGTGGAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACTCTCTG GTCTGTAACTGACGCTGAGGAGCGAAAGCGTGGGGAGCGAACAGGATTAGA TACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGATGAGTGCTAAGTGTTAGGGGGTTTC CGCCCCTTAGTGCTGCAGCTAACGCATTAAGCACTCCGCCTGGGGAGTACGG TCGCAAGACTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGA GCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGTCTTGACATC CTCTGACAATCCTAGAGATAGGACGTCCCCTTCGGGGGCAGAGTGACAGGTG GTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAAC GAGCGCAACCCTTGATCTTAGTTGCCAGCATTCAGTTGGGCACTCTAAGGTGA CTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCC CTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGACAGAACAAAGGGCAGCGA AACCGCGAGGTTAAGCCAATCCCACAAATCTGTTCTCAGTTCGGATCGCAGT CTGCAACTCGACTGCGTGAAGCTGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGCATG CCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCACGAG AGTTTGTAACACCCGAAGTCGGTGAGGTAACCTTTTAGGAGCCAGCCGCCGA AGGTGGGAC PL3.5 Trình tự nucleotide đoạn gen Rdna vùng 16S chủng Bacillus mojavensis C8 CTGGCTCAGGACGAACGCTGGCGGCGTGCCTAATACATGCAAGTCGAGCGGA CAGATGGGAGCTTGCTCCCTGATGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTG GGTAACCTGCCTGTAAGACTGGGATAACTCCGGGAAACCGGGGCTAATACCG GATGCTTGTTTGAACCGCATGGTTCAAACATAAAAGGTGGCTTCGGCTACCA CTTACAGATGGACCCGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAACGGCTCACC AAGGCAACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACACTGGGACT 127 GAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAAT GGACGAAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAAGGTTTTCGGATC GTAAAGCTCTGTTGTTAGGGAAGAACAAGTACCGTTCGAATAGGGCGGTACC TTGACGGTACCTAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGG TAATACGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAAGGGCTCGC AGGCGGTTCCTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCCCGGCTCAACCGGGGAGGGTC ATTGGAAACTGGGGAACTTGAGTGCAGAAGAGGAGAGTGGAATTCCACGTGT AGCGGTGAAATGCGTAGAGATGTGGAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACTC TCTGGTCTGTAACTGACGCTGAGGAGCGAAAGCGTGGGGAGCGAACAGGATT AGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGATGAGTGCTAAGTGTTAGGGGGT TTCCGCCCCTTAGTGCTGCAGCTAACGCATTAAGCACTCCGCCTGGGGAGTAC GGTCGCAAGACTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTG GAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGTCTTGACA TCCTCTGACAATCCTAGAGATAGGACGTCCCCTTCGGGGGCAGAGTGACAGG TGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCA ACGAGCGCAACCCTTGATCTTAGTTGCCAGCATTCAGTTGGGCACTCTAAGGT GACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATG CCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGACAGAACAAAGGGCAG CGAAACCGCGAGGTTAAGCCAATCCCACAAATCTGTTCTCAGTTCGGATCGC AGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGCTGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGC ATGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCAC GAGAGTTTGTAACACCCGAAGTCGGTGAGGTAACCTTTATGGAGCCAGCCGC CGAAG PL3.6 Hình ảnh thử hoạt tính emzyme Hình ảnh thử hoạt tính protease chủng C phương pháp đục lỗ thạch Hình ảnh thử hoạt tính protease chủng M phương pháp đục lỗ thạch 128 Hình ảnh thử hoạt tính cellulase các chủng C, M phương pháp chấm điểm Hình ảnh thử hoạt tính amylase chủng C, M phương pháp chấm điểm Hình ảnh thử hoạt tính protease chủng C, M phương pháp chấm điểm 129 PL3.7 Vị trí lấy mẫu q trình làm thí nghiệm PL3.8 Hình ảnh hệ thí nghiệm quy mơ bình 5L PL3.9 Hình ảnh thí nghiệm quy mơ 35L 130 PL3.10 Mơ hình pilot trường 20m3/ngày đêm Hình ảnh nước sau xử lý trước xử lý 131