PHÂN LẬP VI SINH VẬT SỬ DỤNG CHROME, ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA

Xử lý Chrome tồn tại trong nước thải thuộc da bằng phương pháp sinh học, giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường do các phương pháp xử lý hóa học mang lại. Vi vinh vật tiến hành xử lý theo cơ chế hấp phụ là chủ yếu. Hiệu quả xử lý cao, lên đến 65,8%.

1 MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỀ TÀI 1 MỞ ĐẦU 2 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1 Đối tượng nghiên cứu 5 1.1.1 Tổng quan về nước thải thuộc da 5 1.1.2 Tổng quan về một số vi sinh vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng 10 1.1.2.1 Tổng quan về vi sinh vật 10 1.1.2.2 Con đường loại bỏ Chromium bằng vi sinh vật 11 1.1.2.3 Một số vi sinh vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng 13 1.2 Thực trạng 13 1.2.1 Thực trạng về ngành thuộc da 13 1.2.2 Nguồn gốc của Chromium trong nước thải thuộc da và độc tính của Chromium 15 1.3 Tổng quan nghiên cứu 17 1.3.1 Tổng quan nghiên cứu về ngành thuộc da 17 1.3.2 Tổng quan nghiên cứu về các phương pháp xử lý nước thải thuộc da 22 1.4 Lý thuyết về phương pháp nghiên cứu 26 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu vi sinh 26 1.4.1.1 Khái niệm 26 1.4.1.2 Phương pháp phân lập vi sinh vật thuần khiết 26 1.4.1.3 Giữ và bảo quản giống 27 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu xử lý Chromium trong nước thải thuộc da và các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình 28 1.4.3 Các nghiên cứu ngoài nước về việc loại bỏ các ion kim loại nặng bằng vi sinh vật 34 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Nguyên liệu – Thiết bị - Hóa chất 38 2.1.1 Nguyên liệu 38 2.1.2 Thiết bị - Dụng cụ 38 Trang 2 2.1.3 Hóa chất 39 2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 39 2.2.1 Phân lập, sang lọc, tuyển chọn sơ bộ các chủng vi khuẩn có khả năng hấp thụ kim loại nặng 39 2.2.1.1 Sơ đồ nghiên cứu 39 2.2.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 41 2.2.2 Tiến trình xử lý nước thải thuộc da 47 2.2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 47 2.2.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 47 Chương 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 52 3.1 Kết quả phân lập, sang lọc và tuyển chọn các chủng có khả năng hấp thụ kim loại nặng 52 3.1.1 Phân lập vi khuẩn 52 3.1.2 Nhuộm Gram – định danh sơ bộ các chủng phân lập được 57 3.1.3 Khảo sát khả năng chịu Cr 6+ của 13 chủng vi khuẩn phân lập được 58 3.1.4 Đánh giá khả năng loại bỏ Chromium theo thời gian của các chủng phân lập được 61 3.1.5 Kết quả định danh mẫu bằng phương pháp giải trình tự gen 16S 63 3.2 Đánh giá hiệu quả xử lý của các chủng vi sinh đã phân lập thông qua các chỉ tiêu về chất lượng nước tại các thời điểm lấy mẫu phân tích 63 3.2.1 Giai đoạn chạy thích nghi 64 3.2.2 Giai đoạn chạy xử lý 68 3.2.2.1 Chạy tải trọng ứng với thời gian lưu nước 24h 68 3.2.2.2 Chạy tải trọng ứng với thời gian lưu nước 12h 72 3.2.2.3 Chạy tải trọng ứng với thời gian lưu nước 8h 78 3.2.2.4 Chạy tải trọng ứng với thời gian lưu nước 6h 84 3.3 Thảo luận và phân tích kết quả đạt được 89 3.3.1 Giai đoạn chạy thích nghi 89 3.3.2 Giai đoạn chạy chính thức 90 3.4 Xác định thời gian lưu nước và mật độ vi sinh tối ưu cho quá trình xử lý 96 3.5 Xác định các thông số động học 97 Chương 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 100 4.1 Kết luận 100 4.2 Kiến nghị 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 3 PHỤ LỤC 1 a PHỤ LỤC 2 j PHỤ LỤC 3 m PHỤ LỤC 4 x PHỤ LỤC 5 y 4 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD: Biochemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy sinh hóa, mg/l. CFU: Colony Forming Unit – số đơn vị hình thành khuẩn lạc. COD: Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy hóa học, mg/l. CTR: Chất thải rắn. DO: Dissolved Oxygen – nồng độ oxy hòa tan, mg/l. DPT: Da phế thải KCN: Khu công nghiệp. LB: Luria – Bertani. MLSS: Mixed Liquor Suspended Solid – chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng. OD: Optical density – mật độ quang. QCVN: Quy chuẩn Việt Nam. SS: Suspended Solid – chất rắn lơ lửng, mg/l. SVI: Chỉ số thể tích bùn. TDS: Total Dissolved Solids – tổng chất rắn hòa tan. TSB: Tryptic Soy Broth. VK: Vi khuẩn. VSV: Vi sinh vật. XLNT: Xử lý nước thải. 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Danh mục nguyên liệu hóa chất phục vụ sản xuất 5 Bảng 1.2 Kết quả phân tích nước thải từ công nghệ thuộc da 6 Bảng 1.3 Nguồn phát sinh chất thải chủ yếu trong sản xuất 9 Bảng 1.4 Thống kê một số công nghệ sản xuất sạch hơn 19 Bảng 2.1 Phương pháp lập đường chuẩn Chromium 44 Bảng 2.2 Phương pháp định lượng Chromium 45 Bảng 2.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 50 Bảng 3.1 Đặc điểm của các khuẩn lạc 54 Bảng 3.2 Đặc điểm sơ bộ của một số chủng vi sinh 57 Bảng 3.3 Thống kê khả năng chịu Cr 6+ của 13 chủng vi khuẩn phân lập được 59 Bảng 3.4 Thống kê loại bỏ Chromium theo thời gian 61 Bảng 3.5 Thống kê loại bỏ Chromium theo thời gian (2) 62 Bảng 3.6 Kết quả định danh mẫu bằng phương pháp giải trình tự gen 16S 63 Bảng 3.7 Thống kê hiệu quả xử lý COD trong giai đoạn chạy thích nghi – ĐC 64 Bảng 3.8 Thống kê hiệu quả xử lý Chromium trong giai đoạn chạy thích nghi– ĐC 64 Bảng 3.9 Thống kê hiệu quả xử lý COD trong giai đoạn chạy thích nghi – 10 7 65 Bảng 3.10Thống kê hiệu quả xử lý Chromium trong giai đoạn chạy thích nghi–10 7 66 Bảng 3.11 Thống kê hiệu quả xử lý COD trong giai đoạn chạy thích nghi – 10 8 67 Bảng 3.12Thống kê hiệu quả xử lý Chromium trong giai đoạn chạy thích nghi– 10 8 67 Bảng 3.13 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 24h – ĐC 68 6 Bảng 3.14 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 24h – ĐC 69 Bảng 3.15 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 24h – 10 7 70 Bảng 3.16 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 24h –10 7 70 Bảng 3.17 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 24h – 10 8 71 Bảng 3.18 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 24h – 10 8 71 Bảng 3.19 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 12h – ĐC 72 Bảng 3.20 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 12h – ĐC 73 Bảng 3.21 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 12h – 10 7 74 Bảng 3.22 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 12h –10 7 75 Bảng 3.23 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 12h – 10 8 76 Bảng 3.24 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 12h – 10 8 77 Bảng 3.25 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 8h – ĐC 78 Bảng 3.26 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 8h – ĐC 79 Bảng 3.27 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 8h – 10 7 80 Bảng 3.28 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 8h –10 7 80 Bảng 3.29 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 8h – 10 8 82 Bảng 3.30 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 8h – 10 8 82 Bảng 3.31 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 6h – ĐC 84 Bảng 3.32 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 6h – ĐC 84 Bảng 3.33 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 6h – 10 7 85 Bảng 3.34 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 6h –10 7 86 Bảng 3.35 Thống kê hiệu suất COD ứng với thời gian lưu nước 6h – 10 8 87 7 Bảng 3.36 Thống kê hiệu suất Chromium ứng với thời gian lưu nước 6h – 10 8 88 Bảng 3.37 Tóm lượt kết quả thực nghiệm để tính toán các thông số động học 89 8 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Quy trình công nghệ sản xuất kèm dòng thải . 8 Hình 2.1 Sơ đồ tóm tắt bố trí các bước thí nghiệm vi sinh 40 Hình 2.2 Sơ đồ tóm tắt bố trí các bước thí nghiệm chạy mô hình xử lý 47 Hình 3.1 Thống kê khả năng chịu Chromium (VI) của các chủng vi sinh 60 Hình 3.2 Phương trình đường chuẩn Chromium trong môi trường LB 61 Hình 3.3 Thống kê hiệu suất loại bỏ Chromium của các chủng vi sinh 62 Hình 3.4 Phương trình đường chuẩn Chromium trong môi trường nước cất 63 Hình 3.5 Thống kê hiệu suất xử lý COD ĐC – thích nghi 65 Hình 3.6 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium ĐC – thích nghi 65 Hình 3.7 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 7 – thích nghi 66 Hình 3.8 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 7 – thích nghi 66 Hình 3.9 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 8 – thích nghi 68 Hình 3.10 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 8 – thích nghi 68 Hình 3.11 Thống kê hiệu suất xử lý COD ĐC – 24h 69 Hình 3.12 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium ĐC – 24h 69 Hình 3.13 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 7 – 24h 70 Hình 3.14 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 7 – 24h 70 Hình 3.15 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 8 – 24h 72 Hình 3.16 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 8 – 24h 72 Hình 3.17 Thống kê hiệu suất xử lý COD ĐC – 12h 74 9 Hình 3.18 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium ĐC – 12h 74 Hình 3.19 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 7 – 12h 76 Hình 3.20 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 7 – 12h 76 Hình 3.21 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 8 – 12h 77 Hình 3.22 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 8 – 12h 77 Hình 3.23 Thống kê hiệu suất xử lý COD ĐC – 8h 79 Hình 3.24 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium ĐC – 8h 79 Hình 3.25 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 7 – 8h 81 Hình 3.26 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 7 – 8h 81 Hình 3.27 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 8 – 8h 83 Hình 3.28 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 8 – 8h 83 Hình 3.29 Thống kê hiệu suất xử lý COD ĐC – 6h 85 Hình 3.30 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium ĐC – 6h 85 Hình 3.31 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 7 – 6h 87 Hình 3.32 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 7 – 6h 87 Hình 3.33 Thống kê hiệu suất xử lý COD 10 8 – 6h 88 Hình 3.34 Thống kê hiệu suất xử lý Chromium 10 8 – 6h 88 Hình 3.35 Thống kê hiệu quả xử lý COD trong giai đoạn chạy thích nghi 89 Hình 3.36Thống kê hiệu quả xử lý Chromium trong giai đoạn chạy thích nghi 89 Hình 3.37 Thống kê hiệu quả xử lý COD với thời gian lưu 24h 90 Hình 3.38 Thống kê hiệu quả xử lý Chromium với thời gian lưu 24h 91 10 Hình 3.39 Thống kê hiệu quả xử lý COD với thời gian lưu 12h 92 Hình 3.40 Thống kê hiệu quả xử lý Chromium với thời gian lưu 12h 92 Hình 3.41 Thống kê hiệu quả xử lý COD với thời gian lưu 8h 93 Hình 3.42 Thống kê hiệu quả xử lý Chromium với thời gian lưu 8h 93 Hình 3.43 Thống kê hiệu quả xử lý COD với thời gian lưu 6h 94 Hình 3.44 Thống kê hiệu quả xử lý Chromium với thời gian lưu 6h 94 Hình 3.45 Thống kê hiệu quả xử lý COD trong suốt quá trình xử lý 96 Hình 3.46 Thống kê hiệu quả xử lý Chromium trong suốt quá trình xử lý 96 Hình 3.47 Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định các thông số K và K S 98 Hình 3.48 Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định các thông số Y và K d 99 [...]... cứu ứng dụng vi sinh vật xử lý nước thải chứa Chrome, điển hình trên nước thải thuộc da , góp phần làm cơ sở cho quá trình xử lý kim loại nặng trong nước thải bằng vi sinh vật - là một hướng tiếp cận mới cho vi c xử lý nước thải vừa an toàn lại thân thiện với môi trường hơn 2 Mục tiêu nghiên cứu 15 Phân lập, sàng lọc và tuyển chọn sơ bộ một số chủng vi khuẩn có khả năng hấp thụ Chromium từ nước thải thuộc. .. được phân lập từ nguồn nước thải thuộc da và các nguồn khác có liên quan  Phạm vi nghiên cứu Các chủng vi khuẩn có khả năng hấp thụ Chromium và kết hợp ứng dụng xử lý nước thải thuộc da Ngoài ra các chủng vi khuẩn có khả năng hấp thụ Chromium từ các nguồn nước thải chứa nhiều kim loại nặng khác không thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài 5 Ý nghĩa của đề tài  Ý nghĩa khoa học: Phân lập được chủng vi sinh. .. nhuộm màu, ăn dầu sau khi thuộc lại, Khí thải, nhiệt 1.1.2 Tổng quan về một số vi sinh vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng 1.1.2.1 Tổng quan về vi sinh vật [1] Vi sinh vật là tên gọi chung để chỉ tất cả sinh vật có hình thể nhỏ bé, muốn quan sát chúng người ta phải sử dụng kính hiển vi Vi sinh vật không phải là một nhóm riêng biệt trong sinh giới Chúng là tập hợp những sinh vật thuộc nhiều giới khác... mẽ của ngành thuộc da Thuộc da: có nghĩa là làm thay đổi da động vật sao cho bền nhiệt, không cứng giòn khi lạnh, không bị nhăn và thối rữa khi môi trường ẩm và nóng Tùy theo mục đích sử dụng mà da được thuộc ở các điều kiện môi trường, công nghệ và hóa chất, chất thuộc khác nhau Nguyên liệu chính sử dụng cho công nghiệp thuộc da chính là da động vật: da bò, da cừu, da lợn, … Bảng 1.1 Danh mục nguyên... thuộc da và các nguồn khác có liên quan đến đề tài Làm giảm hàm lượng Chromium trong nước thải thuộc da bằng các chủng vi sinh đã phân lập được 3 Mục đích nghiên cứu Xử lý Chromium trong nước thải thuộc da bằng hệ vi sinh vật có khả năng hấp thụ Chromium Đánh giá hoạt tính của các chủng vi sinh trên 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu Tiến hành nghiên cứu thử nghiệm trên vi khuẩn... hóa chất sử 33 dụng trong tiền xử lí da, thuộc da và hoàn thiện da Vì vậy chúng ta cần phân dòng thải trước khi tiến hành xử lý chung, cụ thể là tách riêng dòng thải ngâm vôi chứa sunfit và dòng thải thuộc da chứa Chromium Bên cạnh đó cần phải kết hợp xử lý bằng hóa – lý (chủ yếu là ta sử dụng phương pháp keo tụ - tạo bông) để loại bỏ phần lớn hàm lượng cặn lơ lửng còn khá cao trong nước thải mà chúng... vi c làm giảm hàm lượng Chromium tồn tại trong nước thải thuộc da bằng phương pháp xử lý sinh học thông qua mô hình xử lý hiếu khí Aerotank Quá trình nghiên cứu được phân thành hai giai đoạn: • Giai đoạn 1: Phân lập, sàng lọc và tuyển chọn sơ bộ về một số chủng vi sinh có khả năng hấp thụ kim loại nặng từ nguồn nước thải thuộc da và các nguồn khác có liên quan • Giai đoạn 2: Tiến hành thực nghiệm xử. .. Hiện nay, tại một số cơ sở thuộc da quy mô lớn ở Tp Hồ Chí Minh đã có hệ thống xử lý nước thải và áp dụng các công nghệ sản xuất sạch hơn như : dùng trống quay để tiết kiệm nước, nạo nhầy tươi, tách và xén da kiềm Tuy nhiên, tình trạng quản lý da phế thải còn lỏng lẻo [2] Chỉ có rất ít cơ sở tận dụng bầy nhầy làm thức ăn gia súc và phân bón Các cách xử lý và thải bỏ da phế thải hiện nay gồm : Đốt DPT... nhuộm da thành sản phẩm theo yêu cầu 19 Nguyên liệu da Hóa chất, khử trùng, nước Na2S, vôi, nước Nước (NH4)2SO4, nước Nước, H2SO4, NaCl Na2CaO3, Cr2(SO4)3 Hồi tươi Ngâm hóa chất Cạo lông,nạo thịt Nước thải Hơi hóa chất Nước thải, chất rắn ( thịt, mỡ vụn) Tẩy vôi Thuộc da Ép nước Bào da Hóa chất tạo màu, tạo bóng Nhuộm - Ăn dầu Điện, nhiệt, hóa chất Sấy khô, trau chuốt, đánh bóng Nhiệt, nước thải Nước thải. .. Với đặc trưng riêng của nước thải thuộc da, có hàm lượng chất rắn lơ lửng và COD cao nên trước khi cho dòng thải đi vào mô hình xử lý hiếu khí (thông thường là aerotank) thì cần phải qua giai đoạn xử lý sơ bộ - xử lý hóa lý để tránh gây ra hiện tượng “sock” cho hệ VSV tồn tại trong mô hình xử lý hiếu khí Hiện nay, vi c làm giảm hàm lượng Chromium trong nước thải bằng phương pháp sinh học còn đang trong . nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật xử lý nước thải chứa Chrome, điển hình trên nước thải thuộc da , góp phần làm cơ sở cho quá trình xử lý kim loại nặng trong nước thải bằng vi sinh vật - là một. học: Phân lập được chủng vi sinh vật có khả năng hấp thụ Chromium cao và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực đặc biệt là xử lý hàm lượng kim loại nặng trong nước thải.  Ý nghĩa thực tiễn: Xử lý nước thải. trình thuộc da là da động vật các loại. Dây chuyền sản xuất thuộc da có thể được chia ra làm ba dây chuyền nhỏ ứng với 3 loại sản phẩm: thuộc da mềm, thuộc da cứng và thuộc da lông (trong đó thuộc