Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nước thải nhiễm xăng dầu ứng dụng vi sinh vật bản địa

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ BỘ QUỐC PHỊNG TRUNG TÂM NHIỆT ĐỚI VIỆT NGA CHI NHÁNH PHÍA NAM BÁO CÁO NGHIỆM THU (Đã chỉnh sửa theo kết luận hội đồng nghiệm thu ngày 31/8/2018) NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM XĂNG DẦU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT BẢN ĐỊA CHỦ NHIỆM NHIỆM VỤ: ThS ĐINH THỊ VÂN Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8/2018 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ BỘ QUỐC PHỊNG TRUNG TÂM NHIỆT ĐỚI VIỆT NGA CHI NHÁNH PHÍA NAM BÁO CÁO NGHIỆM THU (Đã chỉnh sửa theo kết luận hội đồng nghiệm thu ngày 31/8/2018) NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM XĂNG DẦU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT BẢN ĐỊA CHỦ NHIỆM NHIỆM VỤ (Ký tên) ThS Đinh Thị Vân CƠ QUAN CHỦ TRÌ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8/2018 TRUNG TÂM NHIỆT ĐỚI VIỆT NGA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CHI NHÁNH PHÍA NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP HCM, ngày tháng năm 2018 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KH&CN I THÔNG TIN CHUNG Tên nhiệm vụ: Thuộc: Chương trình/lĩnh vực (tên chương trình/lĩnh vực): Chủ nhiệm nhiệm vụ: Họ tên: Đinh Thị Vân Ngày, tháng, năm sinh: 02/01/1977 Nam/ Nữ: Nữ Học hàm, học vị: Thạc sỹ Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên Chức vụ: Trợ lý nghiên cứu Điện thoại: Tổ chức: Nhà riêng: .Mobile: 0986754986 Fax: E-mail: dinhthivan 2004@gmail.com Tên tổ chức công tác: Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga, Chi nhánh phía Nam Địa tổ chức: Số 3, đường 3/2, phường 11, quận 10, TP HCM Địa nhà riêng: Chung cư 403B, N06, chung cư K26, Dương Quảng Hàm, phường 7, Gò Vấp, TP HCM Tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Tên tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga, Chi nhánh phía Nam Điện thoại: 028396 020 Fax: 028 356 270 Địa chỉ: Số 3, đường 3/2, phường 11, quận 10, TP HCM Họ tên thủ trưởng tổ chức : Nguyễn Văn Thịnh Số tài khoản: 3713.0.9059782 Kho bạc: KBNN Quận 10 Tên quan chủ quản đề tài: Sở Khoa Học Công Nghệ TP HCM II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN Thời gian thực nhiệm vụ: - Theo Hợp đồng ký kết: từ 10 tháng năm 2017 đến 10 tháng năm 2018 - Thực tế thực hiện: từ 10 tháng năm 2017 đến 10 tháng năm 2018 - Được gia hạn (nếu có): - Lần từ tháng… năm… đến tháng… năm… - Lần … Kinh phí sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 490 tr.đ, đó: + Kính phí hỗ trợ từ ngân sách khoa học: 490 tr.đ + Kinh phí từ nguồn khác: tr.đ b) Tình hình cấp sử dụng kinh phí từ nguồn ngân sách khoa học: Thực tế đạt Theo kế hoạch Ghi Thời gian Kinh phí Thời gian Kinh phí (Số đề nghị STT (Tháng, năm) (Tr.đ) (Tháng, năm) (Tr.đ) toán) 10/8/2017 245 23/03/2018 245 245 10/5/2018 200 16/7/2018 200 200 c) Kết sử dụng kinh phí theo khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng STT Nội dung khoản chi Theo kế hoạch Tổng NSKH Nguồn khác Thực tế đạt Tổng NSKH Trả công lao động (khoa học, phổ thông) 139,250 139,250 139,250 139,250 Nguyên, vật liệu, lượng 287,750 287,750 259,766 259,766 Thiết bị, máy móc Nguồn khác STT Nội dung khoản chi Thực tế đạt Theo kế hoạch Tổng NSKH Nguồn khác Tổng NSKH Xây dựng, sửa chữa nhỏ Chi khác 63,000 63,000 45,983 45,983 Tổng cộng 490,000 490,000 44,.000 445,000 Nguồn khác Các văn hành chínhtrong q trình thực đề tài/dự án: (Liệt kê định, văn quan quản lý từ công đoạn xét duyệt, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực có); văn tổ chức chủ trì nhiệm vụ (đơn, kiến nghị điều chỉnh có) STT Số, thời gian ban hành văn Tên văn Ghi Số 687/QĐ- SKHCN Quyết định việc phê duyệt ngày 8/8/2017 nhiệm vụ KHCN Số111/2017/HĐSKHCN, 10/8/2017 Hợp đồng KHCN Số 2401/ SKHCN- V/v chấp thuận thay đổi địa QLKH, 30/10/2017 điểm triển khai thực nhiệm vụ nghiên cứu khoa học Cá nhân tham gia thực nhiệm vụ: STT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh Tên cá nhân tham gia thực Sản phẩm chủ yếu đạt chủng vi khuẩn, chủng nấm men có khả phâ hủy dầu 1Ngô Cao Cường Ngô Cao Cường Tuyển chọn hệ vi sinh vật có khả phân hủy dầu Chế tạo xử lý nước thải nhiễm dầu 2Cù Nguyên Định Cù Nguyên Định Chế tạo Chế tạo xử lý nước xử lý: Nội dung tham gia Ghi chú* STT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh Ngô Hữu Thắng Tên cá nhân tham gia thực 4Đỗ Thị Nhung Tuyết Đỗ Thị Nhung Sản phẩm chủ yếu đạt nhiễm dầu 700x735x15 cm Khảo sát thực tế, lấy mẫu đánh giá trạng nước thải nhiễm xăng dầu -3 đơn vị Thử nghiệm, đánh giá hiệu xử lý nước thải quy trình quy mơ phịng thí nghiệm Bảng số liệu thành phần dầu nước Tuyết Khảo sát thực tế, lấy mẫu đánh giá trạng nước thải nhiễm xăng dầu Bảng số liệu thành phần dầu nước Ngơ Hữu THắng Nội dung tham gia -3 đơn vị Thử nghiệm, đánh giá hiệu xử lý nước thải quy trình quy mơ phịng thí nghiệm Ghi chú* Tóm tắt nội dung, cơng việc chủ yếu: STT Thời gian Các nội dung, công việc chủ yếu Theo kế hoạch Nội dung 1: Khảo sát thực tế, 10/8lấy mẫu đánh giá 10/10/2017 trạng nước thải nhiễm xăng dầu -3 đơn vị Thực tế đạt Người, quan thực 10/810/10/2017 Đinh Thị Vân Ngô Hữu Thắng; Đỗ Thị Tuyết Nhung 10/1010/12/2017 Ngô Cao Cường; Cù Nguyên Định 10/12/2017 Đinh Thị Vân Công việc 1.1: Lấy thông tin khối lượng nước thải, hệ thống xả nước Công việc 1.2: Lấy mẫu nước, đất nhiễm dầu Công việc 1.3: Phân tích đánh giá hàm lượng dầu nước thải, Nhu cầu COD, Tổng chất rắn Nội dung 2: Tuyển chọn hệ vi 10/10sinh vật có khả phân hủy 10/12/2017 dầu, đánh giá thành phần vi sinh vật hiếu khí hệ xử lý: Cơng việc 2.1: Ni cấy tích lũy vi sinh vật có mẫu Cơng việc 2.2: Thử nghiệm khả phân hủy dầu tập hợp chủng số chủng đơn chiếm ưu Công việc 2.3: Nghiên cứu đặc điểm sinh lý, sinh hóa định danh kỹ thuật sinh học phân tử số chủng vi sinh chiếm ưu tập hợn chủng Nội dung 3: Chế tạo xử lý 10/12/2017nước nhiễm xăng dầu xây dựng quy trình xử lý nước 10/3/2018 thải nhiễm xăng dầu phù hợp điều kiện đơn vị đóng quân - 10/3/2018 Ngô Cao Cường; Cù Nguyên Định Công việc 3.1: Lên men tập hợp vi sinh vật có khả phân hủy xăng dầu Cơng việc 3.2: Bao gói tập hợp vi sinh vật phân hủy dầu Công việc 3.3: Gắn hạt chứa vi sinh lên giá thể Công việc 3.4: Tạo xử lý Nội dung 4: Thử nghiệm, 10/2đánh giá hiệu xử lý nước 10/4/2018 thải quy trình quy mơ phịng thí nghiệm 10/210/4/2018 Ngô Hữu Thắng; Đỗ Thị Tuyết Nhung, Đinh Thị Vân Nội dung 5: Xây dựng quy 10/4trình xử lý ô nhiễm dầu mỡ 10/6/2018 nước thải phương pháp kết hợp vật lý vi sinh 10/410/6/2018 Đinh Thị Vân, Cù Nguyên Định Ngô Hữu Thắng; Đỗ Thị Tuyết Nhung Công việc 5.1: Thiết kế hệ thống bể xử lý mang vi sinh công suất – 10 m3/ngày Công việc 5.2: Lắp đặt vận hành xử lý nước thải nhiễm dầu Công việc 5.3: Phân tích đánh giá hàm lượng dầu nước thải, Nhu cầu COD, Tổng chất rắn lơ lửng, pH Nội dung 6: Thiết kế, chế tạo, 10/5lắp đặt hệ thống xử lý nước 10/6/2018 thải phương pháp kết hợp vật lý vi sinh có quy mô suất 5-10m3/ ngày-đêm 10/510/6/2018 Đinh Thi Vân Ngô Cao Cường Báo cáo tổng kết 10/610/7/2018 Đinh Thi Vân Ngô Cao Cường 10/610/7/2018 III SẢN PHẨM KH&CN CỦA NHIỆM VỤ Sản phẩm KH&CN tạo ra: a) Sản phẩm Dạng I: STT Tên sản phẩm tiêu chất lượng chủ yếu Đơn vị đo Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt Tập hợp chủng vi Số chủng – 2-3 chủng sinh vật có khả vi sinh chủng có phân hủy vật khả xăng dầu phân hủy dầu chủng vi khuẩn, chủng nấm men Chế phẩm sinh học CFU kg chế phẩm dạng viên dạng 10 m2 2,0x108 /gam kg chế phẩm dạng viên dạng 10 m2 b) Sản phẩm Dạng II: Yêu cầu khoa học STT cần đạt Tên sản phẩm Theo kế hoạch Thực tế đạt Quy trình xử lý nước Quy trình xử lý thải bị ô nhiễm xăng nước thải bị ô dầu nhiễm xăng dầu có quy mơ suất 510m3/ ngày đêm Hệ thống nước thải sau xử lý đạt QCVN40: 2011/BTNMT cột B Quy trình xử lý nước thải bị nhiễm xăng dầu có quy mơ suất 510m3/ ngày đêm Hệ thống nước thải sau xử lý đạt QCVN40: 2011/BTNMT cột B Ghi c) Sản phẩm Dạng III: Yêu cầu khoa học cần đạt STT Tên sản phẩm Theo kế hoạch Thực tế đạt Bài báo khoa học Được nhận chấp Được nhận Số lượng, nơi cơng bố (Tạp chí, nhà xuất bản) chấp 01 báo,Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam d) Kết đào tạo: Số lượng STT Cấp đào tạo, Chuyên ngành đào tạo Thạc sỹ Tiến sỹ Theo kế hoạch Ghi Thực tế đạt (Thời gian kết thúc) đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp: Kết STT Tên sản phẩm đăng ký Ghi Theo Thực tế kế hoạch đạt Sáng chế: “Quy trình chế tạo vi sinh vật Được để xử lý nước thải nhận nhiễm dầu” (Thời gian kết thúc) Đã gửi hồ sơ chấp đăng ký sang Sở theo quy định e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN ứng dụng vào thực tế Địa điểm STT Tên kết Thời gian ứng dụng (Ghi rõ tên, địa Kết sơ nơi ứng dụng) [11] Để khẳng định nhận định định danh sinh học phân tử tiến hành Định danh chủng vi sinh vật phân lập DNA tổng số vi khuẩn nấm men tách kít Zymo Research (USA) Đoạn gen 16S rRNA khuếch đại với cặp mồi 27F 1492R; trình tự ITS khuếch đại với cặp mồi ITS1 ITS4 Kết giải trình tự đoạn DNA Blast search NCBI so sánh với ngân hàng sở liệu Genbank Các đoạn trình tự tương đồng cao sử dụng để xây dựng phát sinh chủng loại (Hình Hình 4) Hình Cây phả hệ chủng VKbt2, VKbx VKbt1 với lồi có họ hàng gần dựa vào trình tự 16S; lồi Escherichia coli làm nhóm ngồi Hình Cây phả hệ chủng NMbt2, NMbt1 NMbx với lồi có họ hàng gần dựa vào trình tự ITS; lồi Saccharomyces cerevisiae làm nhóm ngồi Hình cho thấy chủng nấm men ký hiệu NMbt1 có nhánh với lồi Pichia jadinii, số bootrap đạt 100, kết blast cho thấy, chủng nấm men NMbt1 có độ tương đồng 99 % với lồi nấm men Pichia jadinii Có thể kết luận, chủng nấm men NMbt1 thuộc loài Pichia jadinii Chủng nấm men NMbt2 NMbx nhánh với loài Candida tropicalis, số bootrap đạt 99 NMbx, NMbt2 đạt 14 Kết blast cho thấy hai chủng NMbx NMbt2 có độ tương đồng cao với loài Candida tropicalis 100 99% Khi đối chiếu với đặc điểm sinh học hai chủng cho thấy có tương đồng màu sắc đặc điểm khuẩn lạc, nhiên hình ảnh tế bào lại có sai khác đáng kể Chủng NMbt2 có dạng hình trứng chủng NMbx dạng hình ô van, tế bào gắn với tạo thành sợi giả Để đưa kết luận xác hơn, nhóm nghiên cứu gửi hai mẫu NMbt2 NMbx định danh phương pháp MALDI-TOF Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia Kết cho thấy chủng NMbt2 NMbx thuộc loài Candida tropicalis Theo nghiên cứu Kiều Thị Quỳnh Hoa cộng chủng nấm men Candida tropicalis phân lập từ giếng khai thác dầu mỏ Bạch Hổ, Vũng Tàu có khả phân hủy 83,37% lượng dầu bổ sung sau 14 ngày thử nghiệm [12] 116 Kết blast cho thấy, chủng vi khuẩn VKbt1, VKbt2 VKbx có độ tương đồng 98% với gen tương đồng GenBank Chryseobacterium defluvii, Chryseobacterium gleum Pseudomonas aeruginosa Cây phát sinh chủng loại (Hình 3) cho thấy, chủng vi khuẩn VKbt1 nhánh với Chryseobacterium defluvii số bootrap đạt 88, chủng vi khuẩn VKbt2 nhánh với Chryseobacterium gleum số bootrap đạt 87, chủng vi khuẩn VKbx nhánh với Pseudomonas aeruginosa nhiên số bootrap đạt 47 Từ kết blast mức độ gần gũi phát sinh chủng loại kết luận chủng vi khuẩn VKbt1 Chryseobacterium defluvii; VKbt2 Chryseobacterium gleum Chủng vi khuẩn VKbx nhánh với Pseudomonas aeruginosa có hệ số bootrap đạt 47 kết luận VKbx thuộc chi Pseudomonas sp Chi Pseudomonas cho có khả sử dụng hydrocacbon emzym ngoại bào [8,9], nấm men Candida tropicalis phân lập từ nước thải công nghiệp cho có khả phân hủy sản phẩm dầu mỏ [7, 8] Việc định danh chủng vi sinh vật tổ hợp vi sinh vật làm giàu từ mẫu đất, bùn nhiễm dầu từ hai đơn vị địa bàn Quân khu cho thấy chúng chủng có tiềm ứng dụng xử lý ô nhiễm dầu mỏ gây ô nhiễm môi trường Đặc điểm sinh lý, sinh hóa số chủng vi sinh vật phân lập Để hiểu rõ đặc điểm tập hợp chủng vi sinh vật có khả phân hủy dầu, đặc tính sinh lý sinh hóa tiến hành nghiên cứu Các kết phát triển vi sinh vật phân lập thử nghiệm với điều kiện pH nồng độ muối nhiệt độ khác nhau, kết thể Hình Hình Đặc điểm sinh hóa số chủng vi sinh vật phân lập Kết khảo sát chủng vi khuẩn cho thấy, chủng vi khuẩn có dải pH nồng độ muối phù hợp để sinh trưởng phát triển hẹp so với chủng nấm men 117 Với pH, chủng vi khuẩn chủ yếu sinh trưởng tốt pH trung tính cịn pH kiềm axít chủng sinh trưởng yếu hẳn Với nồng độ NaCl, chủng vi khuẩn thích hợp nồng độ muối lỗng, cụ thể 0,1 %, nồng độ muối lớn trình sinh trưởng chủng Từ đồ thị khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ tới sinh trưởng vi sinh vật ta thấy chủng vi khuẩn có dải nhiệt độ tối ưu dao động từ 20oC đến 28oC, nhiệt độ 30oC, hoạt động giảm nửa Với ba chủng nấm men khoảng nhiệt độ khảo sát từ (20÷50) oC, theo đồ thị nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng 22 oC Khoảng nhiệt độ tối ưu dao động từ (20÷28) oC Khoảng nhiệt độ ba vi khuẩn ba chủng nấm men phù hợp với dải nhiệt độ khí hậu miền Nam (nhiệt độ trung bình năm 27,96 oC) Đánh giá khả phân hủy dầu tập hợp chủng vi sinh vật Theo số nhà khoa học sử dụng vi sinh để xử lý ô nhiễm môi trường cho rằng, sử dụng tập hợp chủng vi sinh vật vi sinh vật địa để xử lý ô nhiễm môi trường hiệu [13,14] Với hàm lượng dầu bổ sung ban đầu 8,6 gam mẫu đối chứng 8,61 gam mẫu thử nghiệm Sau ngày thử nghiệm kết phân hủy sinh học dầu thể Bảng Kết Bảng cho thấy, sau ngày xử lý tổ hợp vi sinh vật có khả phân hủy 93% lượng dầu bổ sung Theo Đỗ Văn Tuân cộng (2017) nghiên cứu khả phân hủy dầu mỏ nhiễm nước thải kho xăng dầu Đỗ Xá, Hà Nội màng sinh học từ chủng vi sinh vật gắn vật liệu mang phân hủy 62 % lượng dầu sau ngày thử nghiệm sau ngày lượng dầu hầu hết phân hủy [13] A) B) Hình Ảnh thử nghiệm khả phân hủy dầu mẫu sau ngày thử nghiệm; A-Mẫu đối chứng; B-mẫu thử nghiệm Theo Sunday cộng (2014) tập hợp chủng vi sinh vật phân lập dịng sơng bị ô nhiễm Nigeria có khả phân hủy 78%, 85% 88% 118 tương ứng dầu thô, dầu diesel dầu hỏa sau 14 ngày thử nghiệm [14] Nhìn vào số liệu cho thấy tập hợp chủng nghiên cứu tác giả Đỗ Văn Tuân có khả phân hủy dầu mạnh Tuy nhiên xét đến thành phần dầu mỏ sử dụng làm nguồn chất cho thử nghiệm ta thấy, tác giả Đỗ Văn Tuân lấy nguồn dầu mỏ gây ô nhiễm nước thải kho xăng dầu chủ yếu ankan mạch thẳng Các hợp chất dễ phân hủy sinh học so với hợp chất mạch vịng có dầu thơ, điều phù hợp với kết khả phân hủy dầu mỏ hợp chất có nguồn gốc dầu mỏ tác giả Sunday [14] Do đó, so sánh chưa hồn tồn đầy đủ để kết luận xác khả phân hủy tập hợp chủng phân lập mẫu địa điểm khác nghiên cứu Bảng Khả phân hủy dầu mẫu thử nghiệm TT Thử nghiệm Lượng dầu trước Lượng dầu sau % phân thử nghiệm (gam) thử nghiệm (gam) hủy Mẫu đối chứng 8,6 8,6 Mẫu thử nghiệm Kết luận 8,61 0,53 93,8 - Đã tuyển chọn tổ hợp vi sinh vật gồm chủng vi khuẩn nấm men có khả phân hủy khoảng 93 % hàm lượng dầu bổ sung sau ngày thử nghiệm - Các chủng vi sinh vật có dải nhiệt độ tối ưu từ (22÷30) oC, phát triển tốt pH trung tính nồng độ muối thấp 0,1 % Các đặc điểm sinh học vi sinh vật phù hợp với điều kiện khí hậu khu vực TP Hồ Chí Minh - Đã định danh chủng vi sinh vật kỹ thuật sinh học phân tử: chủng VKbt1 đặt tên Chryseobacterium defluvii VKbt1; chủng VKbt2 đặt tên Chryseobacterium gleum VKbt2; chủng VKbx đặt tên Pseudomonas sp VKbx; chủng NMbt1 đặt tên Pichia jadinii NMbt1; chủng NMbt2 NMbx đặt tên Candida tropicalis NMbt2, Candida tropicalis NMbx, tương ứng Với khả phân huỷ cao, tập hợp chủng vi sinh vật tuyển chọn ứng dụng để xử lý môi trường nước, đất nhiễm dầu đại bàn quân khu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bá Diễn, “Tổng quan pháp luật Việt Nam phịng, chống nhiễm dầu vùng biển”, Tạp chí Khoa học, Đại học quốc gia Hà Nội, Kinh tế - Luật, 2008, 24, tr.224-238 [2] Lê Thị Thoa, Đinh Ngọc Tấn, Đỗ Thúy Nga, Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải chứa dầu, mỡ phương pháp hấp phụ sinh học, Hội nghị khoa học môi trường lần thứ - Trung tâm Khoa học kỹ thuật Công nghệ quân sự, 2004, tr.232-237 119 [3] Đỗ Ngọc Khuê, Nghiên cứu thử nghiệm chế phẩm sinh học nâng cao hiệu cơng trình xử lý nước thải cơng nghiệp triển khai sở Quốc phòng, Báo cáo kết nghiên cứu khoa học, KC.04.10, 2004 [4] Vũ Thị Thanh, Lê Thị Nhi Công, Nghiêm Ngọc Minh, "Nghiên cứu khả phân hủy phenol chủng vi khuẩn DX3 phân lập từ nước thải kho xăng dầu đỗ xá", Hà Nội, Tạp chí sinh học, 2014, 36(1se), tr 28-33 [5] Đặng Thị Cẩm Hà, Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu làm ô nhiễm dầu mỏ vùng đất đá ven biển cặn dầu phương pháp phân hủy sinh học quy mô pilot, nhánh đề tài KHCK 04-02, 2004 tr 33-34 [6] R.M Atlas, AE Brown, LC Parks Mosby-Year book, Laboratory manual experimental microbiology Inc USA, 1995 [7] Boutheina Gargouri, Najla Mhiri, Fatma Karray, Fathi Aloui, and Sami Sayadi, "Isolation and Characterization of Hydrocarbon-Degrading Yeast Strains from Petroleum Contaminated Industrial Wastewater", BioMed Research Internationa, 2015, volume 2015, p.1-11 [8] Nilanjana Das and Preethy Chandran, "Microbial Degradation of Petroleum Hydrocarbon Contaminants: An Overview", Biotechnology Research International, 2011, volume 2011, pp.1-13 [9] Magdalena Pacwa Płociniczak, Grażyna Anna Płaza, Anna Poliwoda, Zofia Piotrowska Seget, "Characterization of hydrocarbon-degrading and biosurfactantproducing Pseudomonas sp P-1 strain as a potential tool for bioremediation of petroleum-contaminated soil", Environ Sci Pollut Res, 2014, 21, pp.9385-9395 [10] R.M Atlas and R.Bartha, "Hydrocarbon biodegradation and oil spill bioremediation", Advances in Microbial Ecology, 1992, 12, pp.287-338 [11] http://vietsciences.free.fr/khaocuu/nguyenlandung/nammen01.htm [12] Hoa, Kieu Thi Quynh; Yen, Nguyen Thi; Yen, Dang Thi The ability of crude oil degradation and bio-surfactant production by an yeast strain (1214-bk14) isolated from producing oil well at white tiger oil field, Vung Tau, Vietnam TAP CHI SINH HOC, 2016, 38.2: 179-185 [13] Đỗ Văn Tuân, Lê Thị Nhi Công, Đỗ Thị Liên, Đồng Văn Quyền “Đánh giá khả phân hủy thành phần hydrocarbon nước thải nhiễm dầu kho xăng dầu Đỗ Xá, Hà Nội màng sinh học từ vi sinh vật gắn vật liệu mang xơ dừa”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 274-279 [14] Adebusoye, Sunday A., et al Microbial degradation of petroleum hydrocarbons in a polluted tropical stream World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2007, 23.8: 1149-1159 120 BẢN MÔ TẢ GIẢI PHÁP Tên sáng chế Quy trình chế tạo vi sinh vật để xử lý nước thải nhiễm xăng dầu Lĩnh vực kỹ thuật đề cập Sáng chế thuộc lĩnh vực xử lý môi trường, cụ thể đề cập đến việc chế tạo vi sinh vật có chứa bao gói dạng hạt chứa vi sinh vật quy trình xử lý nước thải nhiễm xăng dầu sử dụng vi sinh Tình trạng kỹ thuật sáng chế Các phương pháp sử dụng để xử lý ô nhiễm dầu mỏ áp dụng tổng hợp phương pháp lý hóa sinh: sau nước thải qua xử lý cấp I thiết bị bể trọng lực, thiết bị tách dầu mỏng nước thải tiếp tục xử lý sinh học để loại bỏ hồn tồn thành phần dầu thơ cịn lại dạng nhũ tương dầu hòa tan Tùy theo trường hợp mà lựa chọn cơng trình xử lý sinh học: bể bùn hoạt tính, hồ sinh vật, mương oxi hóa lọc sinh học Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm sau: + Bể bùn hoạt tính việc sử dụng vi sinh vật phân hủy thường dạng bùn hoạt tính phía đáy kết hợp sục khí, dầu lại nhẹ bề mặt nước tiếp xúc giữ dầu vi sinh không cao dẫn đến hiệu xử lý không tối ưu + Hồ sinh vật phương pháp đơn giản, hiệu quả, rẻ tiền, vận hành dễ dàng lại tốn diện tích + Bể Aerotank lọc sinh học tốn diện tích giá thành xây dựng vận hành cao + Lọc hấp thụ: sử dụng than hoạt tính làm vật liệu hấp thụ, nhược điểm chi phí xây dựng cao, cần xử lý sơ tốt, than cần phải tái sinh thay xử lý qui mô nhỏ Bản chất kỹ thuật giải pháp Để khắc phục nhược điểm nêu sáng chế đề xuất giải pháp sử dụng vi sinh vật địa cho có hiệu tác dụng lâu dài áp dụng để xử lý số hợp chất độc sinh thái Phương pháp có ngun lý dùng vi sinh vật phân lập vùng nhiễm có khả phân hủy sinh học dầu mỏ nhân lên bón vào đất thay đổi yếu tố môi trường tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Đây phương pháp xử lý ô nhiễm môi trường coi bền vững có hiệu dài lâu đỡ tốn kinh phí Bản chất giải pháp tuyển chọn hệ vi sinh vật địa có khả phân hủy dầu mỏ xây dựng quy trình xử lý nước thải nhiễm dầu mỏ sử dụng hấp thụ dầu xử lý dầu mỏ này.Theo đó, vi sinh vật có khả phân hủy 121 dầu cố định túi tròn dạng hạt.Các hạt chứa vi sinh vật cố định giá có khả hấp thụ dầu mỏ qua hệ thống phao thu dầu Như vậy, vi sinh vật không bị rửa trôi nước thải xử lý dầu trì hoạt tính Quy trình áp dụng vi sinh vật theo sơ đồ A1 Mơ tả vắn tắt hình vẽ Hình A1: Quy trình áp dụng vi sinh vật Mơ tả chi tiết sáng chế Quy trình chế tạo vi sinh vật bao gồm bước: (i) Lấy mẫu đất, tuyển chọn phân lập chủng vi sinh vật có khả phân hủy xăng dầu nước thải phương pháp ni cấy tích lũy Cụ thể là: Các mẫu lấy bảo quản lạnh 40C mang phịng thí nghiệm tiến hành ni cấy mơi trường khống GOST có bổ sung 5% (dầu thô pha DO theo tỷ lệ 5:95) Nuôi cấy máy lắc 250 vòng/phút nhiệt độ (28±2 oC) Sau ngày nuôi cấy hút 10 ml dịch nuôi cấy lần chuyển sang bình tam giác chứa mơi trường khống có thành phần tương tự, tiếp tục ni cấy điều kiện tương tự Quá trình cấy truyền thực khoảng lần Lấy mẫu nuôi cấy lần phân lập môi trường MPA thạch đĩa (Môi trường MPA (g/l) cao thịt: 3, pepton:5, NaCl: 0,5, agar: 15, pH 6,87,5) Định danh phương pháp sinh học phân tử chủng vi khuẩn Chryseobacterium defluvii, Chryseobacterium gleum, Pseudomonas aeruginosa chủng nấm men: Pichia jadinii, Candida tropicalis (ii) Lên men theo mẻ tập hợp vi sinh vật: Tiến hành lên men tạo chủng giống bình tam giác 1000ml mơi trường khống có bổ sung 5% chất dầu thô pha DO.Để lên men thu sinh khối lớn cần có bước lên men trung gian, 200ml mơi trường khống GOST bổ sung 5% chất vô trùng Giống tập chủng vi khuẩn: Chryseobacterium defluvii, Chryseobacterium gleum, Pseudomonas aeruginosa chủng nấm men: Pichia jadinii, Candida tropicalis sử dụng làm giống ban đầu Tổ hợp vi sinh vật gồm chủng vi sinh vật chủng nấm men sử dụng làm chủng giống, tỉ lệ tiếp giống 5% (v/v) Hút 10 ml dịch giống cho vào bình tam giác 1000ml chứa 200ml mơi trường lên men Ni cấy điều kiện nhiệt độ phịng, lắc 250 vòng/ phút Kiểm tra mật độ vi sinh vật đo OD bước sóng 600nm So sánh giá trị OD với đường chuẩn, nồng độ vi sinh vật đạt 106 CFU/ml dừng lại Tiến hành lên men thể tích lít, tỉ lệ tiếp giống 5% Mơi trường khống GOST khử trùng, bổ sung vi lượng vitamin Đặt thiết bị lên men pH 7; tốc độ cánh khuấy 250 vịng/phút; tốc độ sục khí lít/phút Kiểm tra mật độ vi sinh vật đạt 109 CFU/ml dừng lại 122 (iii) Bao gói: Trộn lít dịch lên men vi sinh vật với dung dịch aginat (5%) theo tỉ lệ 1:1 khuấy để trộn thành phần dung dịch Tạo hạt bơm lưu động tốc độ dòng 100 ml/ phút vào dung dich CaCl2 0,05% Điều chỉnh khoảng cách từ bề mặt dung dịch CaCl2 đến đầu thiết bị bao gói để hạt tiếp xúc với dung dịch không vỡ tạo kích thước trịn (khoảng cách thường khoảng 10 cm) Dùng máy khuấy từ đảo nhẹ dung dịch CaCl2 chứa hạt bao gói để tạo trịn Khi chạy ½ lượng dung dịch (vi sinh vật + aginat) thay dung dịch CaCl2 khác Để yên dung dịch CaCl2 có chứa hạt bao gói 30 phút để ổn định hạt Kết lượng vi sinh vật dạng bao gói đạt 108 CFU/ml Các hạt bao gói vi sinh bảo quản nước cất vô trùng (iv) Gắn vi sinh vật lên giá thể: Trải bao gói dạng hạt chứa vi sinhvật xơ dừa cho hạt tạo thành lớp đồng nhất, phun lượng aginat lên hạt xơ dừa hạt dính với xơ dừa Sau phun dung dịch CaCl2 lên bề mặt xơ dừa hạt bao gói để tạo liên kết, để yên khoảng 30 phút nghiêng xơ dừa mà hạt không rơi đảm bảo (v) Tạo tấm: Sử dụng bốn vỏ inox với kích thước 700x735x15 cm gia cơng theo kích thước bể xử lý Kích thước lỗ mặt 4mm đảm bảo cho nguồn nước thải nhiễm dầu chảy qua Đặt lớp từ vải hút dầu vào khung (kích thước vải hút dầu 730x735cm), đặt xơ dừa gắn vi sinh vào khung lớp vải hút dầu (kích thước xơ dừa 3x730x735cm) Tiếp tục tiến hành đặt vải hút dầu xơ dừa tương tự bước đến đủ lớp Lắp nắp lên phía cố định ốc vít bề mặt Các bảo quản cách môi trường chân không cách đặt vào túi ni lông, dùng máy hút chân không loại hết khơng khí bao ni lơng Hàn kín bao để khơng cho khơng khí xâm nhập lại Bảo quản nơi thoáng mát nhiệt độ 50oC Quy trình xử lý nước thải nhiễm xăng dầu sử dụng vi sinh vật bao gồm bước: (i) thu gom nước thải vào bể lắng, bể lắng gồm ngăn: ngăn lắng thứ loại bỏ lớp váng dầu bề mặt van xả I, nước chảy ngược lên qua ngăn tràn qua ngăn 3, ngăn lại loại bỏ lớp váng dầu bề mặt van xả II (ii) nước từ ngăn lắng thứ nước chảy ngược lên vào ngăn sinh học (ngăn thứ 4) chứa vi sinh vật Trong ngăn có chứa vi sinh vật hiếu khí , nước chảy ngược lên qua khe hở vi sinh vật Kết vi sinh vật hiếu khí gắn phân hủy dầu nước thải, BOD, Nitơ, phốt 123 nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng bị phân hủy hiếu khí,từ nước làm (iii) Tiếp theo nước từ ngăn thứ tràn qua ngăn trung gian thứ nước chảy ngược lên sang ngăn sinh học Tại lượng dầu lại bị phân hủy hết, nước làm dẫn hệ thống cống Hiệu đạt sáng chế: Đây q trình có khả xử lý nước thải nhiễm dầu có hiệu cao, vận hành đơn giản thân thiện với môi trường Đây hướng bền vững lâu dài hiệu việc bảo vệ môi trường sáng chế hoàn toàn phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam Phương pháp xử lý nước nhiễm xăng dầu dựa vi sinh vật có sẵn tự nhiên hay chế phẩm sinh học từ vi sinh vật phương pháp tối ưu Phương pháp giải vấn đề thứ cấp mà phương pháp khác khơng có được, khơng sử dụng để làm mơi trường nước nhiễm dầu mà cịn sử dụng để khôi phục lại môi trường ban đầu Cùng với ưu điểm dễ thực hiện, thân thiện với môi trường tiết kiệm kinh phí so với phương pháp khác Ưu điểm việc cố định vi sinh vật hạt với nguồn chất khoáng bổ sung sẵn tạo cho chúng lợi tạo quần thể vi sinh vật có khả phân hủy dầu chiếm ưu từ ban đầu, số lượng chúng hạt không theo thời gian mà tăng cường nhờ vi sinh vật địa phát triển thêm Đây điểm mạnh mà việc sử dụng vi sinh bùn hoạt tính khơng có Ví dụ thực Với qui trình để xử lý nước thải nhiễm dầu - 10m3/ ngày đêm dùng vi sinh kích thước: 700x735x15 cm Yêu cầu bảo hộ Quy trình chế tạo vi sinh vật bao gồm bước (i) tuyển chọn phân lập chủng vi sinh vật có khả phân hủy xăng dầu nước thải phương pháp nuôi cấy tích lũy, (ii) lên men theo mẻ tập hợp vi sinh vật, (iii) tạo bao gói dạng hạt chứa vinh sinh vật, (iv) gắn vi sinh vật lên giá thể xơ dừa, (v) chế tạo vi sinh vật Bản tóm tắt sáng chế: Sáng chế đề cập đến quy trình chế tạo vi sinh vật để xử lý nước thải nhiễm xăng dầu gồm bước tuyển chọn phân lập chủng vi sinh vật có khả phân hủy xăng dầu nước thải phương pháp ni cấy tích lũy, sau tạo viên bao gói dạng hạt có chứa vi sinh gắn hạt lên giá thể làm từ xơ dừa 124 dùng giá thể gắn kim loại theo kích thước tùy ý để sử dụng hệ thống xử lý nước thải nhiễm xăng dầu Ngăn thu gom nước thải 1,2,3 Nước chảy ngược lên Ngăn sinh học chứa xử lý Ngăn trung gian Nước chảy ngược lên Ngăn sinh học chứa xử lý Hình A1: Sơ đồ quy trình áp dụng vi sinh vật 125 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN NHIỆM VỤ Nước thải chưa qua xử lý Lấy mẫu nước thải 126 Thi công bể xử lý nước thải Sơn chống gỉ cho hệ thống xử lý nước thải 127 Lắp đặt hệ thống xử lý nước thải Các ngăn xử lý sinh học 128 Ảnh hệ thống xử lý nước thải 129 QUYẾT TỐN KINH PHÍ Đề tài: "Nghiên cứu, xây dựng quy trình xử lý nước thải nhiễm xăng dầu ứng dụng vi sinh vật địa" Chủ nhiệm: ThS Đinh Thị Vân Cơ quan chủ trì: Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga/ Chi nhánh phía Nam Thời gian đăng ký hợp đồng: 8/8/2017- 8/8/2018 Thời gian thực giai đoạn 2: 05/2018 Tổng kinh phí duyệt: 490.000.000 đồng Kinh phí cấp giai đoạn 1: 245.000.000 đồng (Theo thơng báo số: ngày…) /TB-KHCN Kinh phí cấp giai đoạn 2: 200.000.000 đồng (Theo thông báo số: ngày…) /TB-KHCN TT Trong Ngân sách Nguồn khác 200.000.000 200.000.000 Nội dung Kinh phí I Kinh phí cấp năm II Kinh phí tốn năm Tiền công lao động trực tiếp Nguyên, nhiên, vật liệu, dụng cụ, phụ tùng, văn phòng phẩm Dịch vụ th ngồi phục vụ nghiên cứu Chi văn phịng phẩm III IV Chi quản lý nhiệm vụ KH & CN Hội nghị, hội thảo Đánh máy tài liệu Giao thông liên lạc Chi phí điều hành Tiết kiệm 5% Kinh phí chuyển sang năm sau IV Kinh phí chuyển sang năm sau 205.347.400 205.347.400 43.238.000 43.238.000 130.549.400 130.549.400 3.410.000 3.410.000 5.150.000 23.000.000 5.150.000 23.000.000 0 130