Nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus. Có khả năng xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quế Cường - Quế Sơn - Quảng Nam

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG LÊ THỊ DŨNG NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS SP. CÓ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN QUẾ CƯỜNG – QUẾ SƠN – QUẢNG NAM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng - Năm 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH MÔI TRƯỜNG LÊ THỊ DŨNG NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS SP. CÓ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN QUẾ CƯỜNG – QUẾ SƠN – QUẢNG NAM Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường Người hướng dẫn khoa học: ThS. Nguyễn Thị Lan Phương Đà Nẵng - Năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus sp. có khả năng xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quế Cường - Quế Sơn - Quảng Nam” là kết quả nghiên cứu của tác giả. Các số liệu nghiên cứu, kết quả điều tra, kết quả phân tích trung thực, chưa từng được công bố. Các số liệu liên quan được trích dẫn có ghi chú nguồn gốc. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu kết quả là sản phẩm kế thừa hoặc đã công bố của người khác. Đà Nẵng, tháng 5 năm 2015 Tác giả Lê Thị Dũng LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này em bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến cô Nguyễn Thị Lan Phương người đã trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo tận tình em suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Sinh – Môi trường, các thầy cô giáo và giám đốc công ty Cổ phần FOCOCEV Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em thực hiện khóa luận của mình. Cuối cùng xin cảm ơn bạn bè và gia đình đã động viên và giúp đỡ kịp thời. Đà Nẵng, ngày 06 tháng 5 năm 2015 Sinh viên thực hiện Lê Thị Dũng MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục tiêu của đề tài 2 3. Nội dung nghiên cứu 2 4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3 4.1. Ý nghĩa khoa học 3 4.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Tổng quan về vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme amylase 4 1.1.1. Tổng quan về enzyme amylase và các ứng dụng của enzyme amylase 4 1.1.2. Tổng quan về vi sinh vật sinh tổng hợp amylase 5 1.2. Một số nghiên cứu về vi khuẩn Bacillus phân giải tinh bột 6 1.2.1. Một số nghiên cứu trong nước 7 1.2.2. Một số nghiên cứu ngoài nước 8 1.3. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải. 8 1.3.1. Phương pháp xử lý cơ học 9 1.3.2. Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý 10 1.3.3. Phương pháp xử lý sinh học 10 1.4. Thực trạng xử lý nước thải tinh bột sắn ở Việt Nam và trên địa bàn tỉnh Quảng Nam 11 1.4.1. Thực trạng xử lý nước thải tinh bột sắn ở Việt Nam 11 1.4.2. Thực trạng xử lý nước thải tinh bột sắn Quảng Nam. 12 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1. Đối tượng nghiên cứu 14 2.2. Địa điểm, phạm vi và thời gian nghiên cứu 14 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu 14 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu 14 2.2.3. Thời gian nghiên cứu 15 2.3. Vật liệu và phương pháp 15 2.3.1. Vật liệu 15 2.3.2. Các phương pháp nghiên cứu 16 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 24 3.1. Kết quả phân lập và xác định VK từ nước thải chế biến tinh bột sắn 24 3.2. Test nhanh với KOH 25 3.3. Kết quả nhuộm Gram 26 3.4. Kết quả nhuộm bào tử 26 3.5. Kết quả xác định chủng VK có hoạt tính amylase 27 3.6. Kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn tuyển chọn 30 3.6.1. Ảnh hưởng của pH 30 3.6.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 31 3.6.3. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng sinh hoạt tính enzyme của VK 32 3.7. Kết quả xác định mật độ vi khuẩn cho vào bể xử lý sinh học hiếu khí 34 3.8. Kết quả xử lý nước thải tinh bột sắn bằng bể xử lý sinh học hiếu khí 35 3.8.1. pH 36 3.8.2. COD 37 3.8.3. BOD 5 38 3.8.4. Chất rắn lơ lửng (SS) 40 3.8.5. Nitơ tổng 41 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44 4.1. Kết luận 44 4.2. Kiến nghị 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 TIẾNG VIỆT 45 TIẾNG ANH 46 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VK Vi khuẩn ĐHQGHN Đại học quốc gia Hà Nội BOD (Biochemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy sinh hóa COD (Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hóa học XLNT Xử lý nước thải SS Chất rắn lơ lửng QCVN Quy chuẩn Việt Nam TNHH Trách nhiệm hữu hạn TBS Tinh bột sắn VSV Vi sinh vât BTNMT Bộ tài nguyên môi trường DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Phương pháp xử lý theo tinh chất của nước thải 9 Bảng 3.1 Hình thái khuẩn lạc các chủng VK phân lập được 25 Bảng 3.2 Vòng phân giải của các chủng VK Bacillus có hoạt tính amylase 28 Bảng 3.3 Đường kính vòng phân giải enzyme của chủng VK D2, D5 và D15 33 Bảng 3.4 Giá trị pH của nước thải qua 7 ngày xử lý 36 Bảng 3.5 Giá trị COD của nước thải qua 7 ngày xử lý 38 Bảng 3.6 Giá trị BOD 5 của nước thải qua 7 ngày xử lý 39 Bảng 3.7 Giá trị SS của nước thải qua 7 ngày xử lý 41 Bảng 3.8 Giá trị N tổng của nước thải qua 7 ngày xử lý 42 Bảng 3.9 Giá trị các chỉ tiêu của nước thải sau 7 ngày xử lý 43 DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Số hiệu Danh mục hình ảnh, đồ thị Trang Hình 1.1 Một số loại enzyme amylase 5 Hình 3.1 Hình ảnh ống giống 16 chủng VK phân lập được từ nước thải chế biến tinh bột sắn. 24 Hình 3.2 Hình thái và khả năng bắt màu thuốc nhuộm Gram của chủng VK phân lập 26 Hình 3.3 Bào tử của các chủng VK bắt màu đỏ với thuốc nhuộm Ogietska 27 Hình 3.4 Vòng phân giải amylase của 16 chủng VK Bacillus có hoạt tính 29 Hình 3.5 Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của chủng VK D2, D5, D15 31 Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng chủng VK D2, D5, D15 32 Hình 3.7 Đường kính vòng phân giải tinh bột của chủng VK D2, D5 và D15 tương ứng với thời gian nuôi cấy 34 Hình 3.8 Kết quả đếm khuẩn lạc xác định mật độ VK 35 Hình 3.9 Sự thay đổi pH trong nước thải qua 7 ngày xử lý 36 Hình 3.10 Sự thay đổi của COD trong nước thải qua 7 ngày xử lý 37 Hình 3.11 Sự thay đổi của BOD 5 trong nước thải qua 7 ngày xử lý 38 Hình 3.12 Sự thay đổi của SS trong nước thải qua 7 ngày xử lý 39 Hình 3.13 Sự thay đổi của N tổng trong nước thải qua 7 ngày xử lý 40 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Trong bối cảnh quốc tế hiện nay, công nghiệp hóa - hiện đại hóa được xem là xu hướng chung của các nước đang phát triển. Cùng với mục tiêu phát triển nền công nghiệp và dịch vụ để hiện đại hóa đất nước, chúng ta không thể quên tầm quan trọng của nền nông nghiệp là chìa khóa để phát triển kinh tế, nâng cao đời sống nhân dân và ổn đinh xã hội [20]. Mặt khác, nhiều sản phẩm nông nghiệp cũng đồng thời trở thành nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp chế biến. Sắn là loại cây nông nghiệp dễ trồng, có khả năng chống chịu tốt, năng suất sinh học cao và phù hợp với những vùng có khí hậu nhiệt đới như các nước Đông Nam Á. Ở miền Trung Việt Nam, cây sắn là một trong những loại cây lương thực chủ lực của bà con nông dân theo xu thế tái cấu trúc cơ cấu kinh tế đồng thời, nó cũng trở thành nguồn nguyên liệu chính của nhà máy chế biến tinh bột sắn. Hiện nay, nhiều cơ sở, nhà máy chế biến hoạt động với sản lượng khoảng 800.000 – 1.200.000 tấn tinh bột sắn mỗi năm, trong đó trên 70% xuất khẩu và gần 30% tiêu thụ trong nước. Theo thống kê năm 2009 xuất khẩu tinh bột sắn được Bộ công thương xếp vào một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực, đem lại công ăn việc làm và thu nhập cao cho người dân [23]. Tuy vậy, song song với sự phát triển mang lại lợi ích kinh tế xã hội cao thì ngành công nghiệp chế biến mặt hàng này cũng gây áp lực lớn đến môi trường, mà một trong những vấn đề nổi cộm nhất là xử lý nước thải (XLNT) sau sản xuất. Nước thải từ nhà máy chế biến tinh bột sắn được đánh giá là tác nhân gây ô nhiễm lớn đến nguồn nước tự nhiên với nhiều thành phần hữu cơ như tinh bột, xenlulo, pectin, đường, protein có trong nguyên liệu củ sắn tươi giàu nitơ, photpho,…[29]. Bên cạnh đó, sự phân giải các thành phần này trong điều kiện tự nhiên gây ra mùi hôi rất khó chịu, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí xung quanh. Nước thải xử lý chưa đạt tiêu chuẩn xả thải nếu được đưa vào môi trường sẽ là nguồn tác động xấu đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Với tính chất và thành phần như thế, trong việc lựa chọn các biện pháp xử lý chất thải, các nhà quản lý [...]... tuyển chọn được các chủng VK có tiềm năng ứng dụng vào trong quy trình xử lý nước thải tinh bột, chúng tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus sp có khả năng xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quế Cường - Quế Sơn - Quảng Nam 2 Mục tiêu của đề tài Mục tiêu chính của đề tài là xác định được các chủng VK Bacillus sp có khả năng sinh tổng hợp ezyme amylase và nghiên. .. nghiên cứu ứng dụng các chủng có hoạt tính tốt vào quy trình xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn bằng bể aerotank 3 Nội dung nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu các nội dung sau: - Nghiên cứu tổng quan tài liệu về vi sinh vật (VSV) sinh tổng hợp enzyme amylase, thực trạng và phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn - Phân lập, xác định các chủng VK Bacillus sp có khả năng phân giải tinh bột cao từ nước. .. bột cao từ nước thải của nhà máy FOCOCEV ở Quế Cường - Quế Sơn – Quảng Nam - Tuyển chọn chủng VK sinh tổng hợp enzyme amylase mạnh nhất để nghiên cứu các đặc điểm sinh học và điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến khả năng sinh hoạt tính của chúng - Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn bằng các chủng VK Bacillus sp đã tuyển chọn được ở quy mô phòng thí nghiệm - Xử lý số liệu thực nghiệm... sung cho các nghiên cứu trước về các chủng VK Bacillus có hoạt tính sinh học mạnh phân bố ở địa điểm nghiên cứu Đồng thời tạo tiền đề cho vi c nghiên cứu chế tạo các chế phẩm sinh học từ các chủng VK này 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Các chủng VK có khả năng phân giải tinh bột mạnh được tuyển chọn có thể được sử dụng để sản xuất các chế phẩm sinh học xử lý chất thải rắn, làm phân vi sinh, phân hữu cơ vi sinh... tượng các VK Bacillus sp là loại VSV hiếu khí được tuyển chọn từ nước thải của các nhà máy chế biến tinh bột sắn ở khu vực huyện Quế Sơn - Quảng Nam, đồng thời chú trọng nghiên cứu đến khả năng sinh hoạt tính phân giải tinh bột là thành phần hữu cơ chủ yếu trong nước thải chế biến tinh bột sắn và thử nghiệm XLNT bằng biện pháp sinh học hiếu khí 15 2.2.3 Thời gian nghiên cứu Từ tháng 8/2014 – 4/2015... trạng xử lý nước thải tinh bột sắn Quảng Nam Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Quảng Nam có 1 cơ sở sản xuất tinh bột sắn nhỏ lẻ (Công ty TNHH sản xuất tinh bột sắn Cẩn Tuyết thuộc huyện Quế Sơn) và 1 công ty cổ phần FOCOCEV Quảng Nam đóng trên địa bàn xã Quế Cường, huyện Quế Sơn (Quảng Nam) có công suất 150 tấn sắn tươi/ngày đêm, bình quân sử dụng và thải ra ngoài môi trường khoảng 150 nghìn m3 nước thải/ ngày... được tại nhà máy chế biến tinh bột sắn FOCOCEV thuộc xã Quế Cường – Huyện Quế Sơn – Tỉnh Quảng Nam đã phân lập được 16 chủng VK, được kí hiệu từ D1, D2, D3,…, D16, có đặc điểm hình thái được trình bày ở hình 3.1 và bảng 3.1 như sau: Hình 3.1 Hình ảnh ống giống 16 chủng VK phân lập được từ nước thải chế biến tinh bột sắn 25 Bảng 3.1 Hình thái khuẩn lạc các chủng VK phân lập được STT Kí hiệu chủng Hình... 2.2 Nước thải chế biến tinh bột sắn Mô hình thử nghiệm XLNT Địa điểm, phạm vi và thời gian nghiên cứu 2.2.1 Địa điểm nghiên cứu * Địa điểm thu mẫu ngoài thực địa Quá trình thu mẫu nước để phân lập và xác định các chủng vi khuẩn Bacillus sp được thực hiện tại Công ty cổ phần FOCOCEV thuộc xã Quế Cường – Quế Sơn – Quảng Nam * Địa điểm tiến hành thí nghiệm Quá trình phân lập, xác định hoạt tính, nghiên cứu. .. là xử lý kỵ khí bằng phương pháp phủ bạc HPDE, trước khi nước thải vào hồ kỵ khí thì được lưu lại tại bể tùy nghi để thực hiện quá trình lắng và phân hủy hiếu khí Tuy nhiên, quá trình xử lý của các nhà máy, cơ sở sản xuất chưa thực sự hiệu quả 14 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Các chủng Bacillus sp sinh enzyme amylase có trong nước thải chế biến tinh bột sắn. .. các chất hữu cơ nhờ quá trình lên men kỵ khí Một số hệ thống XLNT tinh bột vừa và nhỏ người ta thường áp dụng phương pháp sinh học kỵ khí này và đồng thời tiến hành thu khí Biogas [29] 1.4 Thực trạng XLNT tinh bột sắn ở Vi t Nam và trên địa bàn tỉnh Quảng Nam 1.4.1 Thực trạng XLNT tinh bột sắn ở Vi t Nam Ngành chế biến tinh bột sắn là ngành phát sinh một lượng lớn nước thải, trung bình lượng nước thải . tài: Nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus sp. có khả năng xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quế Cường - Quế Sơn - Quảng Nam” là kết quả nghiên cứu của tác giả. Các. sở lý thuyết này, nhằm tuyển chọn được các chủng VK có tiềm năng ứng dụng vào trong quy trình xử lý nước thải tinh bột, chúng tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus. NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS SP. CÓ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN QUẾ CƯỜNG – QUẾ SƠN – QUẢNG NAM Chuyên ngành: Quản lý tài