Nghiên cứu khả năng xử lý nitơ, phốtpho trong nước thải chăn nuôi bằng sự kết hợp giữa vi tảo chlorella vulgaris và vi khuẩn azospirillum brasilense

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - LÊ THỊ HƯƠNG LIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NITƠ, PHỐTPHO TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG SỰ KẾT HỢP GIỮA VI TẢO CHLORELLA VULGARIS VÀ VI KHUẨN AZOSPIRILLUM BRASILENSE LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THỰC NGHIỆM Đà Nẵng - Năm 2021 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 16990037643731000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - LÊ THỊ HƯƠNG LIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NITƠ, PHỐTPHO TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG SỰ KẾT HỢP GIỮA VI TẢO CHLORELLA VULGARIS VÀ VI KHUẨN AZOSPIRILLUM BRASILENSE Chuyên ngành: SINH HỌC THỰC NGHIỆM Mã số: 60.42.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THỰC NGHIỆM HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM THỊ MỸ Đà Nẵng - Năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan liệu trình bày khóa luận trung thực Đây kết nghiên cứu hướng dẫn cô TS Phạm Thị Mỹ chưa công bố cơng trình khác trước Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm vi phạm quy định đạo đức khoa học Đà Nẵng, tháng năm 2021 Tác giả luận văn LÊ THỊ HƯƠNG LIÊN i LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới cô TS Phạm Thị Mỹ người hướng dẫn, trực tiếp truyền đạt kinh nghiệm quý báu động viên tơi suốt q trình thực luận văn Xin cảm ơn thầy cô Khoa Sinh - Môi trường - Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng tận tình bảo, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè ln giúp đỡ động viên suốt thời gian làm luận văn Xin chân thành cảm ơn! Người thực Lê Thị Hương Liên ii NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NITƠ, PHỐTPHO TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG SỰ KẾT HỢP GIỮA VI TẢO CHLORELLA VULGARIS VÀ VI KHUẨN AZOSPIRILLUM BRASILENSE Ngành: Sinh học thực nghiệm Tên học viên: Lê Thị Hương Liên Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thị Mỹ Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT: Nghiên cứu khả xử lý nitơ, phốtpho nước thải chăn nuôi kết hợp vi tảo Chlorella vulgaris (C vulgaris) vi khuẩn Azospirillum brasilense (A brasilense) Azo09 cách cố định hạt alginate xem công cụ việc tạo phương pháp xử lý nước thải Quá trình tương tác vi khuẩn vi tảo làm kích thích phát triển vi tảo C vulgaris nhờ phytohormone chủng vi khuẩn A brasilense tiết ra, từ làm tăng khả loại hợp chất chứa nitơ phốtpho nước thải Bên cạnh việc đồng cố định vi khuẩn vi tảo hạt alginate giúp trình thu gom sản phẩm sau xử lý trở nên thuận tiện Các nghiên cứu đề tài khoa học cho việc ứng dụng mơ hình xử lý nước thải ứng dụng thực tiễn địa phương, góp phần tạo cơng nghệ cải tạo, nâng cấp hệ thống xử lý nước thải có, đảm bảo hiệu xử lý, đáp ứng tiêu chuẩn xả thải Qua trình nghiên cứu thu kết sau: Tốc độ sinh trưởng trung bình vi tảo C vulgaris đồng cố định vi khuẩn A brasilense Azo09 hạt alginate tăng gấp 2,2 lần so với cố định Xác định điều kiện thích hợp để tăng hiệu suất xử lý hợp chất chứa nitơ phốtpho nước thải chăn nuôi tiệt trùng hạt alginate đồng cố định C vulgaris A brasilense Azo09 sau: Tỉ iii lệ N/P = 10:1, pH 6,5 đường kính hạt alginate 6mm Sau 12 ngày xử lý nước thải chăn nuôi không tiệt trùng hạt alginate đồng cố định C vulgaris A brasilense Azo09 cho kết quả: Hàm lượng NH4+-N giảm 93,8%; PO43 P giảm 77,7% TN giảm 85,9%; TP giảm 66% BOD5 giảm 68,5% Nước thải đầu có giá trị NH4+-N, PO43 P, BOD5 TN đạt điều kiện xả thải theo cột B Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nước thải chăn nuôi (QCVN 62-MT:2016/BTNMT) Chỉ tiêu TP chưa đạt điều kiện xả thải loại B QCVN 01-79:2011/BNNPTNT sở chăn nuôi gia súc, gia cầm – quy trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y Từ khóa: Nước thải chăn nuôi heo, vi tảo Chlorella vulgaris, vi khuẩn Azospirillum brasilense, hạt alginate, tỷ lệ N/P, đồng cố định, hợp chất chứa nitơ phốtpho Xác nhận giáo viên hướng dẫn Người thực đề tài Lê Thị Hương Liên TS Phạm Thị Mỹ iv TOPIC: RESEARCH ABILITY TO TREAT NITROGEN AND PHOSPHORUS IN COMBINATION LIVESTOCK OF WASTEWATER CHLORELLA BY VULGARIS THE AND AZOSPIRILLUM BRASILENSE Major: Experimental Biology Student's name: Le Thi Huong Lien Scientific instructor: Dr Pham Thi My Training institution: University of Science and Education University of Danang SUMMARY: Research on the ability to treat nitrogen and phosphorus in livestock wastewater by the combination of microalgae Chlorella vulgaris (C vulgaris) and bacteria Azospirillum brasilense (A brasilense) Azo09 by immobilization in alginate seeds is considered as a tool in creating methods new wastewater treatment methods The process of interaction between bacteria and microalgae stimulates the growth of microalgae C vulgaris thanks to phytohormones secreted by A brasilense bacteria strain, thereby increasing the ability to remove nitrogen and phosphorus compounds in wastewater Besides, the co-immobilization of bacteria and microalgae in alginate seeds makes the process of product collection after treatment more convenient The research of the topic will be the scientific basis for the application of a new wastewater treatment model with practical application in the locality, contributing to the creation of a new technology that can improve and upgrade the treatment systems Existing wastewater treatment, ensuring treatment efficiency, meeting discharge standards Through the research process, the following results were obtained: The average growth rate of microalgae C vulgaris when co-fixed with bacteria A brasilense Azo09 in alginate seeds increased 2.2 times v compared to that when immobilized with one myself The appropriate conditions to increase the efficiency of treatment of nitrogen and phosphorus - containing compounds in livestock wastewater that have been sterilized with C vulgaris and A brasilense Azo09 co-fixed alginate beads were determined as follows: N/P ratio = 10:1, pH 6.5 and alginate particle diameter 6mm After 12 days of treating non-sterile livestock wastewater with C vulgaris and A brasilense Azo09 copper alginate particles, the results: NH4+-N content decreased by 93.8%; PO43 P decreased by 77.7% TN decreased by 85.9%; TP decreased by 66% and BOD5 decreased by 68.5% The initial wastewater with values of NH4+-N, PO43 P, BOD5, and TN meets the discharge conditions according to column B of the National Technical Regulation on livestock wastewater (QCVN 62-MT:2016/BTNMT) Criteria that the city has not met the discharge conditions of column B of QCVN 01-79:2011/BNNPTNT on livestock and poultry breeding establishments - the process of inspection and assessment of veterinary hygiene conditions Key word: Pig production wastewater, microalgae Chlorella vulgaris, bacteria Azospirillum brasilense, alginate granules, N/P ratio, fixed copper, nitrogen and phosphorus compounds Supervior’s confirmation Student Dr Pham Thi My Le Thi Huong Lien vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC BẢNG xi DANH MỤC CÁC HÌNH xii MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC 3.2 Ý NGHĨA THỰC TIỄN BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CHĂN NUÔI HEO VÀ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI 1.1.1 Tình hình phát triển chăn ni heo Việt Nam 1.1.2 Tổng quan nước thải chăn nuôi 1.2 TỔNG QUAN VỀ VI TẢO CHLORELLA VULGARIS VÀ VI KHUẨN AZOSPIRILLUM BRASILENSE 1.2.1 Sơ lược vi tảo Chlorella vulgaris 1.2.2 Sơ lược vi khuẩn Azospirillum brasilense 14 1.2.3 Sự kết hợp vi tảo vi khuẩn hạt alginate 16 1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGỒI NƯỚC VỀ XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI 19 1.3.1 Một số nghiên cứu nước 19 1.3.2 Một số nghiên cứu giới 20 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 vii 2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 24 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 24 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 24 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 24 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.3.1 Phương pháp tăng sinh vi khuẩn 25 2.3.2 Phương pháp cố định vi khuẩn vi tảo hạt alginate 25 2.3.3 Phương pháp đếm vi tảo Chlorella vulgaris 26 2.3.4 Phương pháp xác định tốc độ sinh trưởng vi tảo C vulgaris 26 2.3.5.Phương pháp xác định tiêu hóa sinh nước thải 26 2.3.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm 30 2.3.7 Phương pháp xử lý số liệu 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG CỦA CHỦNG VI KHUẨN A BRASILENSE AZO09 LÊN VI TẢO C VULGARIS KHI ĐỒNG CỐ ĐỊNH TRONG HẠT ALGINATE 34 3.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITƠ VÀ PHỐTPHO TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI ĐÃ TIỆT TRÙNG 36 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ N/P 36 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng pH 39 3.2.3 Ảnh hưởng kích thước hạt alginate 41 3.3 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITƠ VÀ PHỐTPHO CỦA NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO KHÔNG TIỆT TRÙNG BẰNG HẠT ALGINATE ĐỒNG CỐ ĐỊNH VI TẢO VÀ VI KHUẨN 43 3.3.1 Đặc tính nước thải chăn nuôi heo khu vực nghiên cứu 43 viii t· .~ D~I HQC DA NANG TRUONG D~I HQC SU PH~M HO sa HOI DONG CHAM LU~N VAN TH~C si Hoc vien: Le Th] Huang Lien Bien ban HQi dong 0' Bang diem cua hoc vien cao hoc ci Ly lich khoa hoc cua hoc vien rd Bien ban kiem phieu i Phieu ghi nQi dung diu hoi va tra loi cua hQCvien Nh~n xet Phieu cham diem HQvATEN STT , of EI TRACHNHltM TRONGHQI DONG NH~NXET Phiiu diim Ban nhijn xet V v Thtf kf; HD \) V U6 Thu Ha Phcm bien V TS Trinh Dang Mau Phim bien V V J TS Pham Chau Huynh TS Pham Thi My POS.TS Nguyen T§n Le TS Nguyen Minh Ly POS.TS Chu.tich HD V V Uy vien Nguoi huang ddn ~ ~ EJa Nang, 7Jthimg fJ6nam t» 2/ Thu ky HQi dong CONG HOA XA HOI CHD NGHiA VItT NAM DQc l~p - Tt}' - Hanh phuc D~I HOC DA NANG TRUONG D~I HOC SU PH~M BIEN BAN HOP HOI DONG CHAM LU~N VAN TH~C st Ten d~ tai: Nghien ciru kha nang xu ly nita, photpho nuoc thai chan nuoi bang sir k~t hop giua vi tao Chlorella vulgaris va vi khuan Azospirillum brasilense Nganh: Sinh hoc thuc nghiem Lap K36.SHTN Theo Quyet dinh l~p HQi dong cham luan van thac si s63)bIQD-DHSP /{)'thang ~nam Ngay hQP HQi d6ng: fl,thang C6nam 2-eJ2-I 26?-f Danh sach cac vien HQi dong: CUONG VI TRONG HOI DONG STT HOVATEN l PGS.TS Nguyen T~n Le Chu tich TS Nguyen Minh Ly Thu ky POS.TS D6 Thu Ha Phan bien TS Trinh Dang M~u Phan bien TS Pham Chau Huynh a Thanh vien co mat: ""O~>=.c - Uy vien b Thanh vien vang mat: =00 _ Thu ky HQi dong bao cao qua trinh hoc tap, nghien ciru cua hoc vien cao hQCva dQC ly lich khoa hoc (co van ban kern theo) HQc vien cao hoc trinh bay luan van Cac phan bien dQCnhan xet va neu cau hoi (co van ban kern theo) H9c vien cao hQc tra lai cac cau hoi cua vien HQi d6ng 10 HQi d6ng hQP rieng d~ d{mh gia 11 Truong ban ki~m phi~u cong b6 k~t qua 12 K~t lu~n cua HQi d6ng a) K~t lu~n chung: c)cacY~~'e~'n~kh~ac~: ~ d) Di€m danh gia: Bingso:"._~~