Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn Nitrat hóa có khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ THU HOÀI PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN CHỦNG VI KHUẨN NITRAT HÓA CÓ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BIOGAS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ sinh học Khoa : CNSH - CNTP Khoá học : 2011 - 2015 Thái Nguyên, năm 2015 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ THU HOÀI PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN CHỦNG VI KHUẨN NITRAT HÓA CÓ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BIOGAS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ sinh học Lớp : K43 - CNSH Khoa : CNSH - CNTP Khoá học : 2011 - 2015 Giảng viên hƣớng dẫn : TS Lƣơng Hữu Thành ThS Nguyễn Thị Đoàn Thái Nguyên, năm 2015 i LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám Hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, tất thầy cô giáo tận tâm dạy dỗ, truyền đạt kiến thức khoa học kinh nghiệm quý báu cho em suốt thời gian học tập rèn luyện trường Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn TS.Lương Hữu Thành cô giáo ThS Nguyễn Thị Đoàn tạo điều kiện tốt nhất, tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình thực tập tốt nghiệp Em xin cảm ơn anh chị phòng thí nghiệm Sinh học môi trường Viện môi trường Nông Nghiệp gia đình bạn bè hết lòng quan tâm hỗ trợ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em thực tốt khóa luận Dù cố gắng nhiều, xong khóa luận tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong nhận chia sẻ ý kiến đóng góp quý báu thầy cô giáo bạn Một lần em xin chân thành cảm ơn tất ! Thái nguyên, tháng 05 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thu Hoài ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân tôi, số liệu điều tra thu thập khách quan trung thực Kết nghiên cứu chưa sử dụng công bố tài liệu khác Nếu sai xin hoàn toàn chịu trách nhiệm! Thái Nguyên, ngày 16 tháng năm 2015 XÁC NHẬN CỦA GVHD Ngƣời viết cam đoan TS Lƣơng Hữu Thành ThS Nguyễn Thị Đoàn Nguyễn Thị Thu Hoài XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN Xác nhận sinh viên sửa theo yêu cầu Hội đồng chấm Khóa luận tốt nghiệp! iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Đặc điểm nước thải đầu hầm biogas thành phố Huế Bảng 2.2 Một số đặc điểm chọn lọc đại diện điển hình thuộc nhóm vi khuẩn nitrit hóa tự dưỡng 11 Bảng 2.3 Một số đặc điểm vi khuẩn nitrat hóa tự dưỡng điển hình 12 Bảng 4.1 Hoạt tính oxy hóa amon thành nitrit chủng tuyển chọn 30 Bảng 4.2 Hoạt tính oxy hóa nitrit chủng tuyển chọn 31 Bảng 4.3 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc chủng vi khuẩn nghiên cứu 32 Bảng 4.4 Đặc điểm tế bào chủng vi khuẩn nghiên cứu .33 Bảng 4.5 Ảnh hưởng pH đến phát triển chủng C1 34 Bảng 4.6 Ảnh hưởng pH đến phát triển chủng D3 35 Bảng 4.7 Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường nuôi cấy đến chủng C1 36 Bảng 4.8 Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường nuôi cấy đến chủng D3 37 Bảng 4.9 kết thử nghiệm xử lý gián đoạn 40 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Chu trình nitơ nước 15 Hình 4.1 Chủng vi khuẩn nitrat có hoạt tính môi trường Winogradsky 28 Hình 4.2 Chủng vi khuẩn nitrit hóa môi trường có chứa thuốc thử Griss 29 Hình 4.3 Chủng vi khuẩn nitrat hóa môi trường có chứa thuốc thử Griss 29 Hình 4.4 Hình thái khuẩn lạc chủng C1 D3 32 Hình 4.5 Hình thái tế bào chủng C1 33 Hình 4.6 Hình thái tế bào chủng D3 33 Hình 4.7 Biểu đồ ảnh hưởng pH đến phát triển chủng C1 35 Hình 4.8 Biểu đồ ảnh hưởng pH đến phát triển chủng D3 35 Hình 4.9 Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ môi trường nuôi cấy đến chủng C1 37 Hình 4.10 Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ môi trường nuôi cấy đến chủng D3 37 Hình 4.11 Các bình nuôi thời điểm ngày 39 Hình 4.12 Các bình nuôi cấy thời điểm ngày 40 v DANH MỤC VÀ KÍ HIỆU VIẾT TẮT TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN : Quy chuẩn Việt Nam h : Đơn vị thời gian: BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa (biological oxygen demand) COD : Nhu cầu oxy hóa học (chemical oxygen demand) SS : Chất rắn lơ lửng NH4-N : Amoni TKN : Tổng nitơ Kjeldahl T-P : Tổng photpho VSS : Chất rắn dễ bay VSV : Vi sinh vật AMO : Amonmonoxygenaza HAO : Hydroxylaminoxydaza vi MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu yêu cầu đề tài 1.2.1 Mục tiêu đề tài 1.2.2 Yêu cầu đề tài 1.3 Ý nghĩa đề tài 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học đề tài 2.1.1.Tổng quan nước thải chăn nuôi 2.1.2 Nước thải chăn nuôi sau mô hình khí sinh học biogas 2.1.3.Tính độc hợp chất chứa nitơ 2.1.4 Xử lý nước thải giàu hợp chất chứa nitơ ứng dụng vi khuẩn nitrat hóa 10 2.2.Tình hình nghiên cứu nước giới 18 2.2.1.Tình hình nghiên cứu nước 18 2.2.2 Tình hình nghiên cứu giới 18 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1.Đối tượng phạm vi nghiên cứu 20 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 20 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 20 3.2.Địa điểm thời gian tiến hành nghiên cứu 20 3.2.1.Địa điểm nghiên cứu 20 3.2.2.Thời gian nghiên cứu 20 3.3 Dụng cụ, môi trường 20 3.3.1 Dụng cụ thiết bị 20 3.3.2 Môi trường 21 vii 3.4 Nội dung nghiên cứu 22 3.5 Phương pháp nghiên cứu 22 3.5.1 Phương pháp thu thập mẫu 22 3.5.2 Phương pháp phân lập tuyển chọn vi khuẩn nitrat hóa 22 3.5.3.Phương pháp nhuộm gram[13] 23 3.5.4.Phương pháp giữ giống 24 3.5.5.Phương pháp phân tích 25 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 28 4.1.Phân lập vi khuẩn nitrat hóa 28 4.2.Tuyển chọn chủng có hoạt tính nitrat hóa cao 28 4.2.1.Tuyển chọn chủng có hoạt tính oxy hóa amon thành nitrit 28 4.2.2 Tuyển chọn chủng có hoạt tính oxy hóa nitrit thành nitrat 29 4.2.3.Hoạt tính chủng tuyển chọn 30 4.3 Nghiên cứu đặc điểm sinh học chủng vi khuẩn tuyển chọn32 4.3.1 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc 32 4.3.2 Đặc điểm, hình dạng tế bào 32 4.4 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến sinh trưởng chủng nitrit hóa 34 4.4.1 Ảnh hưởng pH 34 4.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 36 4.5 Khả sử dụng chủng vi sinh vật tuyển chọn vào xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas 38 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .42 5.1.Kết luận 42 5.2 Kiến nghị 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu Tiếng Việt II Tài liệu Nước PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Chăn nuôi hình thức phổ biến nước đặc biệt khu vực nông thôn Nó có vai trò cung cấp lượng protein động vật chủ yếu cho người Với truyền thống sản xuất xa xưa trang trại thường nằm bên cạnh sông hay nằm khu dân cư, vấn đề ô nhiễm môi trường xung quanh làm chất lượng môi trường thành phần bị suy thoái vấn nạn đòi hỏi cần giải Ngày có nhiều sông, kênh rạch bị ô nhiễm trầm trọng chất hoạt động chăn nuôi thải kéo theo thành phần như: không khí, nước ngầm, đất vi sinh vật có người bị đe dọa Để giải vấn đề ô nhiễm môi trường chăn nuôi có nhiều dự án phương pháp tiến hành có việc xây dựng hệ thống Biogas Sau thời gian hoạt động công trình góp phần tích cực công tác kiểm soát chất lượng dòng thải trước thải nguồn tiếp nhận, đồng thời thu khí sinh học làm nhiên liệu phục vụ sinh hoạt, đặc biệt có ý nghĩa vùng nông thôn Tuy nhiên trình vận hành chưa yếu tố kỹ thuật nên chất lượng nước thải sau xử lý hầm Biogas chưa đáp ứng yêu cầu xử lý đảm bảo điều kiện xả thải, nồng độ chất ô nhiễm nước cao Hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng chất rắn lơ lửng, hàm lượng nitơ, hàm lượng photpho cao so với tiêu chuẩn cho phép Theo nghiên cứu Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu “Đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn hầm Biogas quy mô hộ gia đình Thừa Thiên Huế” Tạp chí khoa học, đại học Huế, tập 73, số 4, năm 2012, trang 83-91 cho kết quả: hàm lượng nito tổng số 421-778mg/l, hàm lượng photpho tổng số 131-512mg/l, so sánh 31 Kết từ bảng 4.1cho thấy chủng vi khuẩn C1 C4 có khả oxy hóa amon thành nitrit Trong đó, chủng C1 có hoạt tính mạnh nhất, sau ngày nuôi cấy môi trường lỏng Winogradsky I hàm lượng nitrit sinh 6,92 mg/l Kết phù hợp với kết tuyển chọn nhanh với thuốc thử Griss môi trường đặc Đồng thời chủng C1 có khả phát triển tương đối tốt, đề tài định chọn chủng C1 vào nghiên cứu bước 4.2.3.2 Hoạt tính oxy hóa nitrit Để xác định hoạt tính oxy hóa nitrit, chủng vi sinh vật nuôi cấy bình tam giác chứa môi trường lỏng Winogradsky II chứa 15mg/l NO2-, nuôi lắc nhiệt độ 28-30oC với tốc độ 150 vòng/phút pH môi trường điều chỉnh Hoạt tính chuyển hóa nitrit xác định theo hàm lượng NO3- sinh môi trường nuôi cấy Bảng 4.2 Hoạt tính oxy hóa nitrit chủng tuyển chọn Hàm lƣợng NO3- STT Kí hiệu chủng Mật độ (OD620nm) D2 0,262 3,32 D3 0,391 10,42 sinh (mg/l) Kết thu cho thấy, chủng vi sinh vật tuyển chọn có hoạt tính chuyển hóa nitrit tương đối tốt Trong đó, chủng D3 có hoạt tính chuyển hóa mạnh nhất, sau ngày nuôi cấy môi trường Winogradsky II, hàm lượng nitrat tạo thành 10,42mg/l Mặt khác, chủng D3 có khả phát triển tốt, từ đề tài đưa chủng D3 vào nghiên cứu bước 32 4.3 Nghiên cứu đặc điểm sinh học chủng vi khuẩn tuyển chọn 4.3.1 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc Các khuẩn lạc riêng rẽ đĩa petri cấy ria chuyển sang đĩa petri có môi trường thạch tương ứng phương pháp chấm điểm, nuôi cấy tủ ấm ngày 30oC Hình thái khuẩn lạc chủng bảng sau: Bảng 4.3 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc chủng vi khuẩn nghiên cứu STT Kí hiệu Kích thƣớc chủng khuẩn lạc (mm) C1 4-4,5 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc Khuẩn lạc màu trắng, lồi, trơn, bóng, mép cưa Khuẩn lạc màu trắng đục, lồi, trơn, viền D3 3-3,5 không đều, bề mặt khuẩn lạc sần sùi, nhân \ Hình 4.4 Hình thái khuẩn lạc chủng C1 D3 4.3.2 Đặc điểm, hình dạng tế bào Tiếp theo tiến hành làm tiêu theo phương pháp nhuộm gram để quan sát hình dạng tế bào chủng C1 D3.Kết nhuộm gram thể sau: 33 Hình 4.5 Hình thái tế bào chủng C1 Hình 4.6 Hình thái tế bào chủng D3 Bảng 4.4 Đặc điểm tế bào chủng vi khuẩn nghiên cứu STT Kí hiệu chủng Đặc điểm tế bào C1 Hình bầu dục, rời rạc Gram (-) D3 Hình que ngắn tròn, rời rạc Gram (-) 34 Qua nghiên cứu hình thái tế bào cho thấy hai chủng C1 D3 vi khuẩn gram âm, rời rạc hình dạng khác Chủng C1 tế bào có hình bầu dục, chủng D3 tế bào có dạng hình que ngắn tròn, hai chủng không quan sát thấy bào tử Từ đặc điểm hình thái hai chủng C1 D3, đề tài nhận thấy chủng C1 có đặc điểm hình thái giống vi khuẩn thuộc chi Nitrosomonas, chủng D3 có đặc điểm hình thái giống vi khuẩn thuộc chi Nitrobacter 4.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng số yếu tố đến sinh trƣởng chủng nitrit hóa 4.4.1 Ảnh hưởng pH PH môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển vi khuẩn nitrat hóa Khi pH môi trường cao dẫn đến việc tạo lượng NH3 môi trường làm ức chế phát triển vi khuẩn oxy hóa amon nitrit Trong trường hợp pH môi trường thấp dẫn đến việc tích tụ lượng lớn axit nitric chất ức chế phát triển vi khuẩn nitrate hóa Do việc xác định giá trị pH phù hợp cho trình nitrat hóa cần nghiên cứu Bảng 4.5 Ảnh hƣởng pH đến phát triển chủng C1 24 48 72 96 120 144 pH=6 0,05 0,09 0,18 0,2 0,18 0,14 0,13 Mật độ pH=7 (OD620nm) pH=8 0,05 0,119 0,325 0,309 0,245 0,22 0,18 0,05 0,12 0,355 0,34 0,287 0,245 0,22 pH=9 0,05 0,11 0,293 0,268 0,23 0,2 0,185 Thời gian (h) Từ bảng 4.5 trên, ta thấy ảnh hưởng pH đến phát triển chủng C1 qua biểu đồ sau: 35 Hình 4.7 Biểu đồ phát triển chủng C1 theo thời gian pH khác Bảng 4.6 Ảnh hƣởng pH đến phát triển chủng D3 Thời gian (h) pH=6 Mật độ pH=7 (OD620nm) pH=8 pH=9 0,05 0,05 0,05 0,05 24 0,08 0,095 0,076 0,089 48 0,15 0,185 0,27 0,185 72 0,2 0,31 0,375 0,288 96 0,24 0,298 0,358 0,27 120 0,22 0,25 0,333 0,22 144 0,18 0,23 0,313 0,18 Từ bảng 4.6 trên, ta thấy ảnh hưởng pH đến phát triển chủng D3 qua biểu đồ sau: Hình 4.8 Biểu đồ phát triển chủng D3 theo thời gian pH khác 36 Kết ảnh hưởng pH đến phát triển hai chủng C1, D3 hình Cả hai chủng C1 D3 phát triển tốt pH 8, nhiên mức độ ảnh hưởng pH khác Hình 4.8 pH có ảnh hưởng lớn đến phát triển chủng D3 Ở pH phát triển D3 đạt giá trị cao OD 620 nm 0,375 sau 72 h nuôi cấy Khi tăng pH lên hay giảm hay giá trị OD 620 nm 0,288, 0,31 0,2 Chủng C1 bị ảnh hưởng pH giải pH từ 7-9 Giá trị OD 620 nm đạt cực đại pH 7, 8, 0,325, 0,355 0,293 sau 48h nuôi cấy Đối với hai chủng, pH không thích hợp cho phát triển pH môi trường thíc hợp cho hai chủng C1, D3 Kết phù hợp điều kiện Nitrosomonas Nitrobacter Tuy nhiên chủng Nitrosomonas Nitrobacter phát triển chậm Nitromonas đạt giá trị OD 620 nm cực đại 0,17 sau 72 nitrobacter đại giá trị OD 620nm 0,15 sau 96 nuôi cấy Vi khuẩn nitrosomonas nitrobacter điển hình cho trình nitrate hóa nhiên so với chủng phân lập tốc độ phát triển chúng phát triển chậm Đối với việc sử dụng vi sinh vật để xử lý nước thải sau biogas tốc độ phát triển vi sinh vật đóng vai trò quan trọng vi sinh vật phát triển chúng chuyển hóa chất dư thừa nước thành sinh khối góp phần đáng kể việc làm giảm ô nhiễm 4.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ Bảng 4.7 Ảnh hƣởng nhiệt độ môi trƣờng nuôi cấy đến chủng C1 24 48 72 96 120 144 T=20oC 0,05 0,13 0,18 0,17 0,15 0,13 0,12 T=30oC 0,05 0,23 0,35 0,33 0,26 0,23 0,21 (OD620nm) T=40oC 0,05 0,17 0,19 0,18 0,16 0,15 0,13 T=50oC 0,05 0,11 0,14 0,13 0,12 0,12 0,11 Thời gian (h) Mật độ 37 Từ bảng 4.7, ta thấy ảnh hưởng nhiệt độ môi trường nuôi cấy đến chủng C1 qua biểu đồ đây: Hình 4.9 Biểu đồ phát triển chủng C1 theo thời gian nhiệt độ môi trường nuôi cấy khác Bảng 4.8 Ảnh hƣởng nhiệt độ môi trƣờng nuôi cấy đến chủng D3 Thời gian (h) T=20oC T=30oC Mật độ (OD620nm) T=40oC T=50oC 0,05 0,05 0,05 0,05 24 0,08 0,12 0,13 0,07 48 0,15 0,31 0,25 0,12 72 0,19 0,39 0,353 0,17 96 0,17 0,38 0,34 0,16 120 0,16 0,32 0,3 0,15 144 0,15 0,24 0,279 0,14 Từ bảng 4.8, ta thấy ảnh hưởng nhiệt độ môi trường nuôi cấy đến chủng D3 qua biểu đồ đây: Hình 4.10 Biểu đồ phát triển chủng D3 theo thời gian nhiệt độ môi trường nuôi cấy khác 38 Ảnh hưởng nhiệt độ đến phát triển hai chủng thể hiên hình 4.9 4.10 Chủng C1 phát triển tốt nhiệt độ 30oC đạt giá trị OD 620nm cực đại 0,35 sau 48 nuôi cấy Sự phát triển C1 bị giảm rõ rệt nhiệt độ thay đổi Ở 20oC, 40oC 50oC C1 phát triển chậm giá trị OD 620 nm cực đại 0,18, 0,19và 0,14 sau 48 nuôi cấy Chủng D3 phát triển chậm so với chủng C1 đạt giá trị OD 620 nm cực đại sau 72 nuôi cấy Chủng phát triển tốt nhiệt độ 30oC 40oC, giá trị OD 620 nm cực đại 0,39 0,353 Khi nhiệt độ tăng lên 50oC giảm xuống 20oC phát triển D3 giảm rõ rệt giá trị OD 620 nm cao 0,17 0,19 Các chủng C1, D3 có nhiệt độ tối ưu 30oC, pH ban đầu tối ưu Tốc độ sinh trưởng cao C1 thời gian 48 giờ, D3 72 giờ, điều kiện tối ưu để thu hồi sinh khối hai chủng vi khuẩn nhằm ứng dụng vào chế phẩm sinh học để xử lí nước thải Tuy nhiên nghiên cứu này, ảnh hưởng yếu tố tới sinh trưởng chủng khảo sát độc lập, để áp dụng quy mô lớn cần phải khảo sát tương tác yếu tố tới sinh khối thu đưa hàm toán học mối quan hệ yếu tố sinh khối 4.5 Nghiên cứu khả sử dụng chủng vi sinh vật tuyển chọn vào xử lý nƣớc thải chăn nuôi sau Biogas Mẫu nước thải sau Biogas thu từ trang trại chăn nuôi Vinh Quang ông Vương Trí Hòa, xã Kim Quan, Thạch Thất, Hà Nội đề tài tiến hành đưa hai chủng vi khuẩn nghiên cứu vào thử nghiệm xử lý gián đoạn, xác định hàm lượng nitrit nitrat mẫu sau ngày xử lý Mẫu nước thải sau biogas thu nhận có thông số xác định sau : + Nhiệt độ : 28oC 39 + pH = 7.9 + Hàm lượng NO2- -N : 0,289 mg/l + Hàm lượng NO3- N : 6,508 mg/l Hai chủng vi khuẩn nghiên cứu tiến hành tăng sinh cấp để thu sinh khối Sinh khối cấp đước pha loãng đến nồng độ thích hợp để xác định mật độ tế bào chủng trước đưa vào xử lý + Chủng C1: Mật độ tế bào M1 = 4,2 108 ( CFU/ml ) + Chủng D3: mật độ tế bào M2 = 1,21 109 ( CFU/ml ) Lấy bình tam giác dung tích 500ml, bình có chứa 200ml nước thải sau biogas + Bình 1: Bình đối chứng , không bổ sung vi sinh vật + Bình 2: bổ sung 1% dịch cấp chủng C1 + Bình 3: bổ sung % dịch cấp chủng D3 Hình 4.11 Các bình nuôi thời điểm ngày Tiến hành nuôi bình nhiệt độ 30oC, tốc độ 120 vòng./phút Cứ từ từ sau ngày lấy mẫu để xác định hàm lượng NO2-, NO3- sinh bình nuôi Kết thu sau: Nước thải đầu : 40 Hàm lượng NO2- : Bình (đối chứng) : 1,598 mg/l Bình (bổ sung 1% dịch cấp chủng C1) : 2,905 mg/l Hàm lượng , NO3- : Bình (đối chứng): 9,552 mg/l Bình (bổ sung 1% dịch cấp chủng D3) : 16,584 mg/l Kết thể qua số liệu bảng sau: Bảng 4.9: kết thử nghiệm xử lý gián đoạn Ngày Hàm lƣợng NO2- (mg/l) Bình Bình (đối chứng) (chủng C1) 0,289 0,289 0,353 0,689 0,829 1,022 0,938 1,435 1,219 1,825 1,461 2,187 1,589 2,905 1,589 2,905 Hàm lƣợng , NO3- (mg/l) Bình Bình (đối chứng) (chủng D3) 6,508 6,058 7,376 8,368 8,361 9,093 8,946 10,269 9,170 12,441 9,269 14,623 9,412 15,915 9,552 16,584 Hình 4.12 Các bình nuôi cấy thời điểm ngày 41 Như sau ngày thử nghiệm xử lý, bình có bổ sung 1% dịch cấp chủng C1, hàm lượng NO2- xác định 2,905 mg/l, tăng 2,616 so với đối chứng thời điểm ngày tăng 1,316 mg/l so với bình đối chứng thời điểm ngày Với bình có bổ sung 1% dịch cấp II chủng D3,hàm NO3- xác định 16,584 mg/l, tăng 10,076 mg/l so với chúng thời điểm ngày tăng 7,032 mg/l so với bình đối xứng thời điểm ngày Điều chứng tỏ chủng vi khuẩn ngiên cứu bước đầu có hoạt tính nitrit nitrat hóa tốt có khả ứng dụng vào thực tế 42 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ mẫu nước thải thu trang trại chăn nuôi Vinh Quang ông Vương Trí Hòa, , xã Kim Quan, Thạch Thất, Hà Nội tiến hành phân lập chủng vi khuẩn tự dưỡng nitrat hóa có chủng oxy hóa amon chủng oxy hóa nitrit Đã tuyển chọn chủng vi khuẩn: C1 có hoạt tính oxy hóa amon cao D3 có hoạt tính oxy hóa nitrit cao Qua nghiên cứu hình thái tế bào cho thấy, chủng C1có đặc điểm hình thái giống vi khuẩn thuộc chi Nitrosomonas, chủng D3 có đặc điểm hình thái giống vi khuẩn thuộc chi Nitrobacter Xác định điều kiện tối ưu cho sinh trưởng phát triển vi khuẩn nitrat hóa: hai chủng nitrat hóa C1 D3 sinh trưởng thích hợp nhiệt độ 30oC±2, pH từ đến Kết thử nghiệm khả có mặt chủng vi khuẩn phân lập ứng dụng xử lý nước thải sau Biogas 5.2 Kiến nghị Mặc dù đạt kết định việc phân lập tuyển chọn chủng nitrat hóa, nhiên để đưa chủng thí nghiệm vào ứng dụng thực tế cần thêm số nghiên cứu sâu  Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố khác đến sinh trưởng hoạt tính chủng như: nồng độ oxy hòa tan, nguồn cacbon hữu cơ,…  Sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử để định tên xác đến loài chủng nghiên cứu 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu Tiếng Việt [1] Lê Thị Hương Mai, Mai Thị Hằng, Đặng Thị Cẩm Hà, Trần Văn Nhị (1997), Nghiên cứu vi khuẩn nitrat hóa từ nước thải chế biến nông sản, thực phẩm số ngoại ô HN, Ký yếu Viện CNSH, Nxb Khoa học kỹ thuật tr.329-332 [2] Lê Văn Khoa (1995), Môi trường ô nhiễm, Nxb Giáo dục [3] Lê Xuân Phương (2008), giáo trình “Thí nghiệm vi sinh vật”, Đại học Đà Nẵng [4] Nguyễn Thị Thanh, Trần Liên Hà, Phân lập chủng vi khuẩn phản nitrat hóa với mục tiêu ứng dụng xử lý nước hồ nhiễm, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Trường Đại Học Bách Khoa hà Nội, 2006 [5] Nguyễn Thị Thu Thủy (1999), Xử lý cấp nước sinh hoạt công nghệ, Nxb Khoa học kỹ thuật tr.11-19, 166-175 [6] Nguyễn Văn Phước (2012), Quản lý xử lý chất thải rắn, Nxb Đh Cần Thơ [7] Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Lê Hiền Thảo (1996), Quá trình vi sinh vật cấp thoát nước, Nxb Khoa học kỹ thuật II Tài liệu Nƣớc [8] A.A.Van de Graaf, A.Mulder, Peter de Bruijn, M.S.M.Jette, L.A.Robertson, J.Gijs Kuenen - Anaerobic Oxidation of Ammonium Is a Biologically Mediated Process, Applied and Environmental Microbiology 61 (4) (1995) 1246-1251 [9] Cole J.A (1994), Biodegradation of inorganic introgen compounds in Biochemistry of microbial degradation, Ratledge C.Kluwer Academic publishers, PP.487-512 [10] D.Barnes, P.J.Bliss - Biological Control of Nitrogen in Wastewater Treatment London: E&FN Spon Ldt, 1983 44 [11] Gupta A.B (1997), Thiosphaera pantotropha.Sulfur bacterium capable of simultaneous heterotrophic nitrification and aenobic denitrification, En2.Microb Technol, 21, PP589-595 [12] Thomas B (1994), Biology of microrganic, Englewood, cliffts, New Jersey, PP.738 - 740 [13] Smith A.C., Hussey M.A (2005), “Gram stain protocols”, American society for Microbiology Conference for Undergraduate Educators Tài liệu web [14] http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-xu-ly-ammonium-trong-nuoc-thai-channuoi-heo-bang-phuong-phap-nitrification-va-anammox-49765/ [15] http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-nghien-cuu-anh-huong-cua-nuoc-thaichan-nuoi-den-vi-sinh-vat-nuoc-11442/ [16] http://www.congnghemoitruong.net/so-luoc-nuoc-thai-chan-nuoi-vaqua-trinh-xu-ly.html [...]... đề tài: Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn nitrat hóa có khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas” 1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 1.2.1 Mục tiêu của đề tài Tìm ra chủng vi khuẩn nitrat hóa có khả năng xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas 1.2.2 Yêu cầu của đề tài - Thu thập mẫu và phân lập được chủng vi khuẩn có trong nước thải chăn nuôi sau Biogas - Phân lập và tuyển chọn được... chủng vi khuẩn nitrat hóa - Thử nghiệm được khả năng xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas trên quy mô phòng thí nghiệm 1.3 Ý nghĩa của đề tài 1.3.1 Ý nghĩa trong khoa học Kết quả của đề tài là tài liệu tham khảo cho những nghiên cứu tiếp theo về vi c xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas 1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn Kết quả của đề tài góp phần nâng cao công tác quản lý và xử lý tốt hơn nguồn nước thải. .. chất hữu cơ Mặc dù khả năng oxy hóa NH4+, các vi khuẩn tự dưỡng nhỏ hơn từ 103-104 lần khả năng oxy hóa NH4+ của các vi khuẩn tự dưỡng, nhưng bù lại đó chúng có khả năng phát triển nhanh hơn nhiều lần Hơn nữa ngoài khả năng oxy hóa NH4+, các vi khuẩn tự dưỡng còn có cả enzyme khử nitrat thành nitơ phân tử, ngay cả trong điều kiện có oxy bởi vậy chúng là những vi khuẩn lý tưởng trong xử lý các môi trường... E.coli 10 x 104 - 10 x 107 tế bào/ml, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn nitrat hoá Hệ vi sinh vật này có ảnh hưởng lớn đến tính chất và khả năng tự làm sạch của nguồn nước Vi c xử lý nước thải chăn nuôi nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận Vi c lựa chọn phương pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý nước phụ thuộc vào các yếu tố như :... lượng NH4+ có lúc lên tới 60mg/l Nhà máy nước Tương Mai là 30mg/l Nhà máy nước Yên Phụ là 20 mg/l 10 Trước hiện trạng ô nhiễm nitơ liên kết trong nước và tác hại của chúng như vậy, vi c loại bỏ chúng ra khỏi nguồn nước là vấn đề cấp bách cần được giải quyết 2.1.4 Xử lý nước thải giàu hợp chất chứa nitơ ứng dụng vi khuẩn nitrat hóa a) Các chủng vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrat hóa  Vi khuẩn tự... hệ vi khuẩn nitrat hóa lên bột gỗ của cây thân thảo Ailantus altissima (300 1500µm) nhằm chuyển hóa lượng amoni trong nước nuôi tôm sang nitrat Chế phẩm có tên thương mại là TANOX (Total Amoni Oxidizer), giống vi sinh được phân lập từ trong các bể nuôi tôm, được Achuthan và cộng sự tuyển chọn trong một công trình nghiên cứu vào năm 2006 Quá trình nuôi thu sinh khối các chủng vi khuẩn nitrat hóa trong. .. quá trình nitrat hóa  Vi khuẩn tự dƣỡng oxy hóa amon Vi khuẩn có khả năng oxy hóa amon thành nitrit hầu hết thuộc nhóm vi khuẩn tự dưỡng hóa năng, hiếu khí bắt buộc Các vi khuẩn này không lấy năng lượng từ sự oxy hóa chất hữu cơ mà lấy năng lượng từ sự oxy hóa các hợp chất chứa nitơ vô cơ và đồng hóa CO2 trong chu trình calvin benson Chúng thuộc nhóm vi khuẩn gram âm, không sinh bào tử, tế bào hình... paratyphi, E.coli, Shigella, Vibrio comma gây dịch tả Ngoài ra, G.Rhêinhinmer còn phân lập được nhiều loài nấm gây bệnh Đối với vi khuẩn và virus đường ruột, thì thời gian sống sót trong nước thải càng lâu thì số lượng cá thể của chúng càng nhỏ và ngược lại Hệ vi sinh vật trong nước thải chăn nuôi rất phức tạp trong đó chủ yếu là vi khuẩn gây thối có 3-16 triệu/ml, vi khuẩn phân huỷ đường mỡ, E.coli 10... công nghệ và vệ sinh nước  Lưu lượng nước thải  Các điều kiện của trại chăn nuôi  Hiệu quả xử lý 2.1.2 Nước thải chăn nuôi sau mô hình khí sinh học Biogas Về cảm quan nước thải sau hầm Biogas có màu đen hoặc xanh đen, ít có mùi hôi thối Theo tạp chí Khoa học, Đại học Huế, tập 73, số 4, năm 2012 thì chất lượng nước thải đầu ra được trình bày như sau: 7 Bảng 2.1: Đặc điểm nƣớc thải đầu ra của 9 hầm... tác động của các vi sinh vật hiếu khí trong điều kiện thích hợp Quá trình nitrat hóa tự dưỡng bao gồm 2 giai đoạn chính: oxy hóa muối amon thành NO2- (nitrit hóa) và giai đoạn oxy hóa nitrit thành NO3- (nitrat hóa) [9] Ý nghĩa của quá trình nitrat hóa trong vi c làm sạch nước: nó phản ánh mức độ khoáng hóa của các hợp chất hữu cơ có trong nước thải, quan trọng hơn qua quá trình này có thể tích lũy một