Khả năng sinh chất kết tụ sinh học của chủng vi khuẩn klebsiella sp BF2 phân lập từ mẫu nước sông chà và

108 222 0
Khả năng sinh chất kết tụ sinh học của chủng vi khuẩn klebsiella sp BF2 phân lập từ mẫu nước sông chà và

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: Khả sinh chất kết tụ sinh học chủng vi khuẩn Klebsiella sp.BF2 phân lập từ mẫu nước sông Chà Và TÓM TẮT Đề tài “Khả sinh chất kết tụ sinh học chủng vi khuẩn Klebsiella sp.BF2 phân lập từ mẫu nước sông Chà Và” hướng dẫn TS Nguyễn Ngọc Tuấn, đề tài thực phòng thí nghiệm trường Đại học Tơn Đức Thắng thành phố Hồ Chí Minh từ tháng năm 2018 đến tháng 11 năm 2018 Mục đích đề tài tối ưu hóa điều kiện sinh chất kết tụ sinh học từ vi khuẩn phân lập từ nước sông Chà Và Các chất kết tụ có khả xử lý chất rắn lơ lửng ngun nhân gây vấn đề nhiễm mơi trường nước nay, giải pháp an toàn thân thiện khả tự phân hủy sinh học chúng, so với việc sử dụng chất kết tụ vô hữu gây nguy hại sức khỏe Những nội dung nghiên cứu: • Khảo sát điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến khả sinh chất kết tụ sinh học xác định thông qua hoạt tính keo tụ chủng vi khuẩn khảo sát • Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính keo tụ • Định danh chủng vi khuẩn khảo sát • Thử nghiệm khả keo tụ xác định COD thực tế với mẫu nước thải sinh hoạt từ khu dân cư nước thải dệt nhuộm từ phòng thí nghiệm Đại học Tơn Đức Thắng Sau trình nghiên cứu kết thu được: Thí nghiệm Khảo sát điều kiện ni cấy ảnh hưởng đến khả sinh chất kết tụ Kết Nồng độ glucose 20 g/L; ure 0,5 g/L; pH 7; thời gian nuôi cấy để thu nhận chất kết tụ 48 Điều kiện hoạt tính keo tụ cao Khả hoạt động: nhiệt độ – 80oC; pH – Tối ưu hóa: nồng độ mg/L; pH 3,23; nồng độ Ca2+ 2,42%; nhiệt độ 30oC cho hoạt tính keo tụ 94,89 % Thành phần hóa học chất kết tụ 75,8% polysaccharide; 19,1% protein; 1,9% acid nucleic Phân tích FTIR cho thấy diện carboxyl, nhóm hydroxyl, methoxyl amin chịu trách nhiệm kết tụ Thành phần chất kết tụ BF34 polysaccharide protein Cơ chế keo tụ Cầu nối, trung hòa Liên kết Liên kết ion Định danh Klebsiella pneumonia Ứng dụng − Khu vực huyện Nhà Bè: COD 76,0 giảm 43,7 (mg/L); hoạt tính keo tụ 57,48% − Khu vực bến phà Nhà Bè: COD 53,1 giảm 25,6 (mg/L); hoạt tính keo tụ 66,72% − Khu vực khu dân cư ấp Bình Trường – huyện Cần Giờ COD 43,5 giảm 22,4 (mg/L); hoạt tính keo tụ 70,32% − Nước thải dệt nhuộm: hoạt tính keo tụ 67,96% MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT WHO: World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới) UNICEF: United Nations Children's Fund (Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc) BOD: Biochemical oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) COD: Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học) DO: Dissolved oxygen (Oxy hòa tan) TSS: Turbidity & suspendid solids (Tổng chất rắn lơ lửng) VSS: Volatile Suspended Solid (Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi) TDS: Total Dissolved Solid (Tổng chất rắn hòa tan) UV – Vis: Ultraviolet – Visible (Vùng tử ngoại – khả kiến) FA: Flocculating active (Hoạt tính keo tụ) OD: Optical density EBFs: Extracellular biopolymeric flocculants BBSM: Basal Bioflocculant Selection Medium FTIR : Flourier transform infrared spectroscopy RSM: Response surface methodology ANOVA: Analysis of Variance DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Nước thành phần quan trọng cần thiết cho sống Lượng nước dồi trái đất yếu tố phân biệt hành tinh với hành tinh khác Tuy nhiên, thị hóa khơng theo quy hoạch xuất khu công nghiệp nhà máy làm gia tăng tình trạng nhiễm nước mơi trường trầm trọng Theo WHO / UNICEF (2000), khoảng 70 – 80% bệnh tật nước phát triển có liên quan đến việc tiêu thụ nguồn nước bị ô nhiễm, bên cạnh gây nguy hại động vật thủy sinh Từ việc nghiên cứu tìm phương pháp xử lý nước an toàn hiệu vấn đề thách thức cấp bách Ngày đa số quy trình xử lý nước khu công nghiệp điều áp dụng phương pháp đông tụ/ keo tụ để xử lý chất rắn lơ lửng chất kết tụ vô (aluminium chloride, ferric chloride) chất kết tụ hữu (polyacrylamide, polyethylene amin) Hiệu chúng mang lại cao, loại bỏ gần hoàn toàn chất gây ô nhiễm nước lại gây hại mơi trường khó phân hủy, nguy hiểm gây ung thư chất độc hệ thần kinh cụ thể bệnh Alzheimer thành phần có chứa nhơm Việc sản xuất chất kết tụ tự nhiên chitosan, cellulose, tannin, … an toàn, hiệu chi phí cao khơng có tính kinh tế Khắc phục nhược điểm việc đời chất kết tụ sinh học EBFs (extracellular biopolymeric flocculants) từ vi sinh vật mang lại hiệu keo tụ cao, an tồn thân thiện với mơi trường với đặc tính dễ phân hủy, khơng gây nhiễm thứ cấp Điều mang đến triển vọng lớn nghiên cứu năm gần Từ việc thực đề tài “Khả sinh chất kết tụ sinh học chủng vi khuẩn Klebsiella sp.BF2 phân lập từ mẫu nước sông Chà Và” nhằm tối ưu hóa điều kiện sinh chất kết tụ sinh học, từ làm tăng hoạt tính keo tụ ứng dụng vào thực tế 1.2 Mục tiêu • Khảo sát điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến khả sinh chất kết tụ sinh học xác định thông qua hoạt tính keo tụ chủng vi khuẩn khảo sát • Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính keo tụ • Định danh chủng vi khuẩn khảo sát • Thử nghiệm khả keo tụ COD thực tế với mẫu nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, nước thải dệt nhuộm từ phòng thí nghiệm Đại học Tơn Đức Thắng 1.3 Ý nghĩa Đưa giải pháp hiệu việc xử lý nước so với phương pháp xử lý trước đây, bên cạnh chất keo tụ sinh học ứng dụng nhiều lĩnh vực khác mỹ phẩm, phụ gia thực phẩm, chất tẩy rửa, mặt y tế ứng dụng tiêu biểu đặc tính kháng virus, kháng viêm, chống ung thư CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Các khái niệm nước nước thải Nước nguồn tài nguyên vô quan trọng cho tất sinh vật trái đất, thiếu nước chắn khơng có sống xuất Từ xưa, người biết đến vai trò quan trọng nước, nhà khoa học cổ đại xem nước thành phần vật chất trình phát triển xã hội lồi người Nước bao phủ 71% diện tích trái đất, có 97% nước mặn, lại nước ngọt, giữ vai trò cho khí hậu tương đối ổn định pha loãng yếu tố gây ô nhiễm môi trường, thành phần cấu tạo tế bào thể sinh vật, chiếm từ 50% - 97% trọng lượng thể Đây khống sản đặc biệt tàng trữ nguồn lượng hòa tan nhiều vật chất khai thác phục vụ nhiều mặt cho người [8] 2.1.1 Nước tự nhiên Nước tự nhiên nước mà chất lượng số lượng hình thành ảnh hưởng q trình tự nhiên, khơng có tác động người Nước tự nhiên bao gồm: nước ngầm, nước mặt nước biển • Nước mặt: khái niệm chung nói đến nguồn nước mặt đất, bao gồm dạng động (chảy) sông, suối, kênh, rạch dạng tĩnh chảy chậm ao, hồ, đầm, … Nước mặt có nguồn gốc nước chảy tràn mưa từ nước ngầm chảy áp suất cao hay dư thừa độ ẩm đất dư thừa tầng nước ngầm • Nước ngầm: tồn tầng lòng đất, chất lượng nước phụ thuộc vào loạt yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, chất lớp đất đá nước thấm qua Thơng thường nước ngầm chứa tạp chất hữu vi sinh vật, giàu ion vô Nước ngầm vùng khác có thành phần khác [10] Đây nguồn tài nguyên 10 quý giá cung cấp cho vùng đô thị, khu công nghiệp, tưới tiêu thủy lợi, đặc biệt vùng trồng công nghiệp • Nước biển: nước biển tương đối đồng thành phần, đặc biệt chứa nhiều NaCl, gọi nước mặn Khoảng ¾ bề mặt Trái Đất che phủ nước biển Thành phần chủ yếu biển ion Cl -, SO42-, CO32-, SiO32-, Na+, Ca2+, Mg2+ Biển đóng vai trò quan trọng chu trình tuần hồn nước tồn cầu [11] Bảng 2.1 Thành hóa học nước tự nhiên [10] Nước biển Thành phần Các ion Clo (Cl-) Sodium (Na+) Sulfate (SO42-) Magnesium (Mg2+) Calci (Ca2+) Potassium (K+) Bicarbonate (HCO3-) Brom (Br-) Stronti (Sr2+) Các nguyên tố vi lượng Bo (B) Silic (Si) Flo (F) Nito (N) Phosphor (P) Molipden (Mo) Nước sông, hồ, đầm Nồng độ mg/L Thứ tự 19340 10770 2712 1290 412 399 140 65 9 Nồng độ g/L 4500 5000 1400 250 32 11 Nồng độ mg/L Thứ tự 11 15 58 Nồng độ g/L 10 13100 100 230 20 15 12 11 13 18 94 [39] Fujita M., Ike M., Tachibana S., Kitada G., Kim S., and Inoue Z (2000), “ Characterization of a bioflocculant produced by Citrobacter sp TKF04 from acetic and propionic acids”, J Biosci Bioeng 89, p 40–46 [40] Ghosh M., Pathak S., and Ganguli A (2009), “Application of a novel biopolymer for removal of Salmonella from poultry wastewater”, Environ Technol 30, p 337– 344 [41] Gong X., Luan Z., Pei Y., and Wang S (2003), “Culture conditions for flocculant production by Paenibacillus polymyxa BY‐28”, J Environ Sci and Health Part A‐Toxic/Hazard Subst Environ Eng 38, p 657–663 [42] Gong W., Wang S., Sun X., Liu X., Yue Q., and Gao B (2008), “Bioflocculant production by culture of Serratia ficaria and its application in wastewater treatment”, Bioresour Technol 99, p 4668–4674 [43] Goo B G., Gu B., Doo J C., Yong P., Andriy S., Roman B., et al (2013), “Characterization of a renewable extracellular polysaccharide from defatted microalgae Dunaliella tertiolecta”, Bioresour Technol 129, p 343–350 [44] Guibaud G., Tixier N., Bouju A., and Baudu M (2003), “Relation between extracellular polymers composition and its ability to complex Cd, Cu and Pb”, Chemosphere 52, p 1701–1710 [45] Guo J Y., Yu J., Xin X., Zou C W., Cheng Q F., Yang H J., et al (2015), “Characterization and flocculation mechanism of a bioflocculant from hydrolysate of rice stover”, Bioresour Technol 177, p 393–397 [46] Guo H, Hong C, Zheng B, Lu F, Jiang D, Qin W (2017), “Biofocculants’ production in a biomass-degrading bacterium using untreated corn stover as carbon source and use of biofocculants for microalgae harvest”, Biotechnol Biofuels 10 95 [47] Harshal A Pawar, Priscilla M D’Mello (2011), “Spectrophotometric estimation of total polysaccharides in Cassia tora gum”, Journal of Applied Pharmaceutical Science 01 (03), p 93-95 [48] He N., Li Y., and Chen J (2004), “Production of a novel polygalacturonic acid bioflocculant REA‐11 by Corynebacterium glutamicum”, Bioresour Technol 94, p 99-105 [49] He J., Zou J., Shao Z., and Zhang J (2010), “Characteristics and flocculating mechanism of a novel bioflocculant HBF‐3 produced by deep‐sea bacterium mutant Halomona sp.V3a”, World J Microbiol Biotechnol 26, p 1135–1141 [50] Hu YY, Yan XM, Chen W, et al (2009), “Flocculation properties of bioflocculant MBF-7 produced by Penicillium purpurogenum in kaolin suspension”, Int J Environ Pollut 37, p 166-176 [51] Huang X., Xiaowen B., Yanxia Z., Baoyu G., Yan W., Shenglei S., et al (2014), “Effects of compound bioflocculant on coagulation performance and floc properties for dye removal”, Bioresour Technol 165, p 116–121 [52] Ishii H., Koyama M., and Mitani T (1995), “Removal of organic acids by highly swollen chitosan beads”, Soluble polymer in water purification Environ Sci Health 5, p 945–950 [53] Ismail B., and Nampoothiri K M (2010), “Production, purification and structural characterization of an exopolysaccharide produced by a probiotic Lactobacillus plantarum MTCC 9510” Arch Microbiol 192, p 1049–1057 [54] Jarvis P., Sharp E., Pidou M., Molinder R., Parsons S A., and Jefferson B (2012), “Comparison of coagulation performance and floc properties using a novel zirconium coagulant against traditional ferric and alum coagulants”, Water Res 46, p 4179–4187 96 [55] Kanmani P., Kumar R S., Yuvaraj N., Paari K A., Pattukumar V., and Venkatesan A (2011), “Production and purification of a novel exopolysaccharide from lactic acid bacterium Streptococcus phocae PI80 and its functional characteristics activity in vitro”, Bioresour Technol 102, p 4827–4833 [56] Kavita, K.; Mishra, A.; Jha, B (2013), “Extracellular polymeric substances from two biofilm forming Vibrio species: Characterization and applications”, Carbohydr Polym 94, p 882–888 [57] Khiari R., Dridi‐Dhaouadi S., Aguir C., and Mhenni M F (2010), “ Experimental evaluation of eco‐friendly flocculants preparedfrom date palm rachis”, J Environ Sci 22, p 1539–1543 [58] Kim D G., La H J., Ahn C Y., Park Y H., and Oh H M (2011), “Harvest of Scenedesmus sp with bioflocculant and reuse of culture medium for subsequent high‐density cultures”, Bioresour Technol.102, p 3163–3168 [59] Kleimann J, Gehin-Delval C, Auweter H, Borkovec M (2005), “Superstoichiometric charge neutralization in particle-polyelectrolyte systems”, Langmuir 21(8), p 3688–3698 [60] Kurane R., and Nohata Y (1991), “Microbial flocculation of waste liquids and oil emulsions by a bioflocculant from Alcaligenes latus”, Agr Biol Chem 55, p 1127– 1129 [61] Lachhwani P (2005), Studies on polymeric bioflocculant producing microorganisms MSc Thesis, Thapar Institute of Engineering and Technol., Patiala, India [62] Lee S., John R., Mei F., and Chong C (2014), “A review on application of flocculants in wastewater treatment”, Proc Safety Environ Protect 92, p 489–508 97 [63] Levy N., Magdassi S., and Bar‐Or Y (1992), “Physico‐chemical aspects in flocculation of bentonite suspensions by a cyanobacterial bioflocculant”, Water Res 26, p 249–254 [64] Li O., Lu C., Liu A., Zhu L., Wang P., Qian C., et al (2013), “Optimization and characterization of polysaccharide‐based bioflocculant produced by Paenibacillus elgii B69 and its application in wastewater treatment”, Bioresour Technol 134, p.87–93 [65] Li Q., Liu H L., Qi Q., Wang F., and Zhang Y (2010), “Isolation and characterization of temperature and alkaline stable bioflocculant from Agrobacterium sp M503”, New Biotech 27, p 789–794 [66] Lian B., Ye C., Jin Z., Teng H H., Zhu L., and Yua S (2008), “Microbial flocculation by Bacillus mucilaginosus: applications and mechanisms”, Bioresour Technol 99, p.4825–4831 [67] Li-Fan, L and W Cheng (2010), “Characteristics and culture conditions of a bioflocculant produced by Penicillium sp”, Biomedical and environmental sciences 23(3), p 213-218 [68] Lin J., and Harichund C (2012), “Production and characterization of heavy‐metal removing bacterial bioflocculants”, Afr J Biotechnol 11, p.9619–9629 [69] Li W W., Zhou W Z., Zhang Y Z., Wang J., and Zhu X B (2008), “Flocculation behavior and mechanism of an exopolysaccharide from the deep‐sea psychrophilic bacterium Pseudoalteromonassp SM9913”, Bioresour Technol 99, p 6893–6899 [70] Li Y., Li Q., Hao D., Hu Z., Song D., and Yang M (2014), “Characterization and flocculation mechanism of an alkali‐activated polysaccharide from Arthrobacter sp B4”, Bioresour Technol 170, p 574–577 flocculant 98 [71] Li Z., Zhong S., Lei H., Chen R., Yu Q., and Li H (2009), “Production of a novel bioflocculant by Bacillus licheniformis X14 and its application to low temperature drinking water treatment”, Bioresour Technol 100, p 3650–3656 [72] Lin Z., and Zhang H (2004), “Anti‐tumor and immune‐regulatory activities of Ganodermalucidum and its possible mechanisms”, Acta Pharmacol Sin 25, p 1387–1395 [73] Liu C., Wang K., Ji‐Hong J., Wei‐Jie L., and Jing ‐Yua W (2015), “A novel bioflocculant produced by a salt‐tolerant, alkaliphilic and biofilm ‐forming strain Bacillus agaradhaerens C9 and its application in harvesting Chlorella minutissima UTEX2341” Biochem Eng J 93, p 166–172 [74] Liu L., and Chen W (2010), “Characteristics and culture conditions of a bioflocculant produced by Penicillium sp Biomed”, Environ Sci 23, p 213–218 [75] Liu W., Wang K., Li B., Yuan H., and Yang J (2010a), “Production and characterization of an intracellular biofloculant by Chryseobacterium daeguense W6 cultured in low nutrition medium”, Bioresour Technol 101, p 1044–1048 [76] Liu W., Liu C., Yuan H and Yang J (2015), “The mechanism of kaolin clay flocculantion by a cation-independent bioflocculant produced by Chryseobacterium daeguense W6”, Environmental Science, p 169-179 [77] Liu W, Zhao C, Jiang J, Lu Q, Hao Y, Wang L, Liu C (2015), “Biofocculant production from untreated corn stover using Cellulosimicrobium cellulans L804 isolate and its application to harvesting microalgae”, Biotechnol Biofuels 8, p 170 99 [78] Liu WJ, Yuan HL, Yang JS, et al (2009) “Characterization of bioflocculants from biologically aerated filter back washed sludge and its application in dying wastewater treatment”, Bioresour Technol 100, p 2629-2632 [79] Lopez E., Ramos I., and Sanroman M A (2003), “Extracellular polysaccharides production by Arthrobacterviscosus”, J Food Eng 60, p 463–467 [80] Lu W Y., Zhang T., Zhang D Y., Li C H., Wen J P., and Du L X (2005), “ A novel bioflocculant produced by Enterobacter aerogenes and its use in defaecating the trona suspension”, Biochem Eng J 27, p 1–7 [81] Luo Z., Li C., Changhong C., Wei Z., Ming L., Ye H., et al (2014), “Production and characteristics of a bioflocculant by Klebsiella pneumonia YZ‐6 isolated from human saliva Appl”, Biochem Biotechnol 172, p 1282–1292 [82] Mabinya L V., Cosa S., Mkwetshana N., and Okoh A I (2011), “Halomonas sp OKOH‐ A marine bacterium isolated from the bottom sediment of Algoa Bay‐ produces a polysaccharide bioflocculant: partial characterization and biochemical analysis of its properties”, Molecules 22, p.4358–4370 [83] Mabinya L V., Cosa S., Nwodo U., and Okoh A I (2012), “Studies on bioflocculant production by Arthrobacter sp Raats, freshwater bacteria isolated from Tyume River,South Africa”, Int J Mol Sci.13, p.1054–1065 [84] Mabire, F., Audebert R., Quivoron C (1984), “Flocculation properties of some water-soluble cationic copolymers toward silica suspensions: a semiquantitative interpretation of the role of molecular weight and cationicity through a (patchwork) model” Journal of Colloid and Interface Science 97(1), p 120-136 [85] Mckinney RE, (1956), “Biological flocculation In: Biological treatment of sewage and industrial wastes”, vol.1, NewYork:Reinhold, p 88–11 100 [86] Mehta, K., Das C., Pandey B (2010), “Leaching of copper, nickel and cobalt from Indian Ocean manganese nodules by Aspergillus niger”, Hydrometallurgy, 105(1-2), p 89-95 [87] Moosavi‐Nasab M., Pashangeh S., and Rafsanjani M (2010), “ Effect of fermentation time on xanthan gum production from sugar beet molasses”, World Acad Sci Eng Technol 44, p 1244–1247 [88] More T.T, Yan S., Hoang N.V., Tyagi R.D., SurampalliR.Y (2012), “Bacterial polymer production using pre-treated sludge as raw material and its flocculation and dewatering potential”, Bioresource Technology 121, p 425–431 [89] More T T., Yadav J S S., Yan S., Tyagi R D., and Surampalli R Y (2014), “Extracellular polymeric substances of bacteria and their potential environmental applications”, J Environ Manag 144, p 1–25 [90] Moussas P A., and Zouboulis A I (2009), “A new inorganic–organic composite coagulant, consisting of polyferric sulfate (PFS) and polyacrylamide (PAA)”, Water Res 43, p.3511–3524 [91] Mishra A., and Jha B (2013), Microbial Exopolysaccharides, The prokaryote: Appl bacteriol biotechnol, 4th ed Springer Berlin Heidelberg, Germany, p 179– 192 [92] Nichols C M., Bowman J P., and Guezennec J (2005), “Effects of incubation temperature on growth and production of exopolysaccharides by an antatrctic sea ice bacterium grown in batch culture”, Appl Eviron Microbiol 71, p 3519–3523 [93] Nie1 M., Yin X., Jia1 J., Wang Y., Liu S., Shen Q., Li1 P., Wang Z (2011), “Production of a novel bioflocculant MNXY1 by Klebsiella pneumonia strain NY1 and application in precipitation of cyanobacteria and municipal wastewater treatment”, J Appl Microbiol 111(3), p 547–558 101 [94] Ntsaluba L., Nwodo U U., Mabinya L V., and Okoh A I (2013), “Studies on bioflocculant production by a mixed culture of Methylobacterium sp Obi and Actinobacterium sp”, Mayor BMC Biotechnol 3, p 1–7 [95] Nwodo U U., and Okoh A I (2013), “Characterization and flocculation properties of biopolymeric flocculant (glycosaminoglycan) produced by Cellulomonas sp”, Okoh J Appl Microbiol 114, p 1325–1337 [96] Nwodo, U.U.; Agunbiade, M.O.; Green, E.; Nwamadi, M.; Rumbold, K.; Okoh, A.I (2013), “Characterization of an exopolymeric flocculant produced by a Brachybacterium sp.”, Materials 6, p 1237–1254 [97] Okaiyeto K., Nwodo U U., Mabinya L V., and Okoh A I (2015a), “Characterization and flocculating properties of a biopolymer produced by Halomonas sp.”, Okoh Water Environ Res 87, p 298–303 [98] Okaiyeto K, Uchechukwu U Nwodo, Stanley A Okoli, Leonard V Mabinya, Anthony I Okoh (2016), “Implications for public health demands alternatives to inorganic and synthetic flocculants: bioflocculants as important candidates”, Microbiologyopen 5(2), p 177-211 [99] Ozacar M S., and Engil I A (2003), “Evaluation of tannin biopolymer as a coagulant aid for coagulation of colloidal particles”, Colloids Surf A: Physicochem Eng Aspects 229, p 85–96 [100] Pathak M., Arundhuti D., Hridi K S., and Banwari L (2014), “Application of bioflocculating property of Pseudomonas aeruginosa strain IASST201 in treatment of oil‐field formation water”, J Basic Microbiol 54, p 1–12 102 [101] Peng L., Chunping Y., Guangming Z., Lu W., Chuanhua D., Zhiyong L., et al (2014) “Characterization and application of bioflocculant prepared by Rhodococcus erythropolis using sludge and livestock wastewater as cheap culture media”, Appl Microbiol Biotechnol 98, p 6847–6858 [102] Pu S., Ma H , Deng D., Xue S., Zhu R., Zhou Y., Xiong X (2018), “Isolation,identification,and characterization of an Aspergillus niger bioflocculantproducing strain using potato starch wastewater as nutrilite and its application”, Plos one 13(1), [103] Pu S.-y., Qin L.-l., Che J.-p., Zhang B.-r., Xu M (2014), “Preparation and application of a novel bioflocculant by two strains of Rhizopus sp using potato starch wastewater as nutrilite”, Bioresource technology 162, p 184-191 [104] Raza W., Makeen K., Wang Y., Xu Y., and Qirong S (2011), “Optimization, purification, characterization and antioxidant activity of an extracellular polysaccharide produced by Paenibacillus polymyxa SQR‐21”, Bioresour Technol 102, p.6095–6103 [105] Ries HE Jr., Meyers BL (1968), “Flocculation mechanism: charge and neutralization and bridging”, Science 160 (3835), p 1449-1450 [106] Rinaudo M (2006), “Chitin and chitosan: properties and applications”, Prog Polym Sci 31, p 603–632 [107] Rong H Y., Gao B Y., Dong M., Zhao Y., Sun S., Yue W Q., et al (2013) “Characterization of size, strength and structure of aluminum‐polymer dual ‐ coagulant flocs under different pH and hydraulic conditions”, J Hazard Mater 252, p 330–337 103 [108] Roussy J., Chastellan P., Vooren M V., and Guibal E (2005), “Treatmentof ink‐ containing wastewater by coagulation/flocculation using biopolymers”, Water SA 31, p 369–376 [109] Salehizadeh H., and Shojaosadati S A (2001), “Extracellular biopolymeric flocculants: recent trends and biotechnological importance”, Biotechnol Adv 19, p 371–385 [110] Salehizadeh H., and Shojaosadati S A (2003), “Removal of metal ions from aqueous solution by polysaccharide produced from Bacillus firmus”, Water Res 37, p 4231–4235 [111] Sharma, B., N Dhuldhoya, and U Merchant (2006), “Flocculants-an ecofriendly approach”, Journal of Polymers and the Environment 14(2), p 195-202 [112] Sheng Y., Zhang Q., Sheng Y., Li C., Wang H (2006), “Screening and flocculating properties of bioflocculant-producing microorganisms”, Journal of University of Science and Technology Beijing 13, p 289-292 [113] Sheng G P., Yu H., and Li X Y (2010), “Extracellular polymeric substances (EPS) of microbial aggregates in biological wastewater treatment systems: a review”, Biotechnol Adv 28, p 882–894 [114] Shih I L., Van Y T., Yeh L C., Lin H G., and Chang Y N (2001), “Production of a biopolymer flocculant from Bacillus licheniformis and its flocculation properties”, Bioresour Technol 78, p 267–272 [115] Shubo, D.; Yu, G.; Yen Peng, T (2005), “Production of a bioflocculant by Aspergillus parasiticus and its application in dye removal”, Colloids Surf B 44, p 179–186 104 [116] Sik Nam, G Seok Kwon, S Ok Lee, J Sook Hwang, J Dong Lee, B Dae Yoon, T Ho Lee (1996), “Bioflocculant produced by Aspergillus sp JS-42”, Bioscience, biotechnology, and biochemistry 60, p 325-327 [117] Solis M., Solis A., Perez H I., Manjarrez N., and Flores M (2012), “Microbial decolouration of azo dyes: a review”, Proc Biochem 47, p.1723–1748 [118] Spellman F.R (2011), Spellman’s standard handbook for wastewater operators, Intermerdiate level [119] Subramanian B S., Yan S., Tyagi R D., and Surampalli R Y (2009), Bioflocculants, Sustainable sludge management production of value added products ASCE Publications, Reston, Virginia, p 146–161 [120] Suopajarvi T., Liimatainen H., Hormi O., and Niinimaki J (2013), “Coagulation– flocculation treatment of municipal wastewaterbased on anionized nanocelluloses”, Chem Eng J 231, p.59–67 [121] Tang J., Suijian Q., Zhigang L., Qun A., Mingquan X., Bo Y., et al (2014), “Production, purification and application of polysaccharide‐based bioflocculant by Paenibacillus mucilaginosus”, Carbohydr Polym 113, p 463–470 [122] Tang W., Song L., Li D., Qiao J., Zhao T., Zhao H (2014), “Production, Characterization, and Flocculation Mechanism of Cation Independent, pH Tolerant, and Thermally Stable Bioflocculant from Enterobacter sp ETH-2”, PLoS ONE 9(12) [123] Tatsi, A., et al (2003), “Coagulation–flocculation pretreatment of sanitary landfill leachates”, Chemosphere 53(7), p 737-744 [124] Tenny MW, Verhoff FH (1973), “Chemical and auto flocculation of microorganisms in biologicaltreatment”, Biotechnol Bioeng 15, p 1045–1073 105 [125] Vu B., Chen M., Crawford R., and Ivanova E (2009), “Bacterial extracellular polysaccharides involved in biofilm formation”, Molecules 14, p.2535–2554 [126] Wang L., Ma F., Qu Y., Sun D., Li A., Guo J., et al (2011), “Characterization of a compound bioflocculant produced by mixed culture of Rhizobium radiobacter F2 and Bacillus sphaeicus F6”, World J Microbiol Biotechnol 27, p 2559–2565 [127] Wang M., Kuo‐Dahab C K., Dolan S., and Park C (2014), “ Kinetics of nutrient removal and expression microalgae, Chlorella sp of extracellular and Micractiniumsp., polymeric in substances wastewater of the treatment”, Bioresour Technol 154, p 131–137 [128] Wang S., Gong W., Liu X., Lin T., Yue Y., and Gao B (2007a), “Production of a novel bioflocculant by culture of Klebsiella mobilis using dairy wastewater”, Biochem Eng J 36, p.81–86 [129] Wang Y., Ahmed Z., Feng W., Li C., and Song S (2008), “Physicochemical properties of exopolysaccharide produced by Lactobacillus kefiranofaciens ZW3 isolated from Tibet kefir”, Int J Biol Macromol 43, p 283–288 [130] Wang Y., Gao B Y., Yue Q Y., Wei J C., Zhou W Z., and Gu R (2010), “Color removal from textile industry wastewater using composite flocculants”, Environ Technol 28, p.629–637 [131] Wei Y., Van H., Borger A R., Eikelboom D H., and Fan Y (2003), “Minimization of excess sludge production for biological wastewater treatment”, Water Res 37, p 4453–4467 [132] Wei Y., Mu J., Zhu X., Gao Q., and Zhang Y (2011), “Decolorization of dye solutions with Ruditapes philippinarum conglutination mud and the isolated bacteria”, J Environ Sci 23, p.142–145 106 [133] Wingender J., Neu T R., and Flemming H C (1999), Microbial extracellular polymeric substances, Springer, Berlin, p 1-53 [134] Wong S S., Teng T T., Ahmada A L., Zuhairi A., and Najafpour G (2006), “Treatment of pulp and paper mill wastewater by polyacrylamide (PAM) in polymer induced flocculation”, J Hazard Mat.135, p 378–388 [135] Wu C., Wang Y., Gao B., Zhao Y., and Yue Q (2012), “Coagulation performance and floc characteristics of aluminum sulfateusing sodium alginate as coagulant aid for synthetic dyingwastewater treatment”, Sep Purif Technol 95, p 180–187 [136] Xia S., Zhang Z., Wang X., Yang A., Chen L., Zhao J., et al (2008), “Production and characterization of bioflocculant by Proteus mirabilis TJ‐1”, Bioresour Technol 99, p 6520–6527 [137] Xing J., Yang J., Li A., Ma F., Liu K., Wu D., et al (2013), “Removal efficiency and mechanism of sulfamethoxazole in aqueous solution by bioflocculant MFX J”, Analyt Methods Chem., Article ID 568614 [138] Yang Q., Luo K., Liao D., Li X., Wang D., Liu X., et al (2012), “A novel bioflocculant produced by Klebsiella sp and its application to sludge dewatering”, Water Environ J 26, p 560–566 [139] Yim J H., Kim S J., Ahn S H., and Lee H K (2007), “Characterization of a novel bioflocculant, p‐KG03, from a marine dinoflagellate, Gyrodinium impudicum KG03”, Bioresour Technol 98, p 361–367 [140] Yin Y., Zun‐Ming T., Wei T., Lei L., Li‐Yan S., and Shawn P M (2014), “Production and characterization of high efficiency bioflocculant isolatedfrom Klebsiella sp ZZ‐3”, Bioresour Technol 171, p 336–342 107 [141] Yuan S J., Sun M., Sheng G P., Li Y., Li W W., Yao R S., et al (2011), “Identification of key constituents and structure of the extracellular polymeric substances excreted by Bacillus megaterium TF10 for their flocculation capacity”, Environ Sci Technol 45, p.1152–1157 [142] Yue L., Chunling M A., and Zhenming C H I (2006), “Bioflocculant produced by Klebsiella sp MYC and its application in the treatment of oil ‐field produced water”, J Ocean Univ China 5, p 333–338 [143] Zaki S A., Elkady M F., Farag S., and Abd‐El‐Haleem D.(2013), “Characterization and flocculation properties of a carbohydrate bioflocculant from a newly isolated Bacillus velezensis 40B”, J Environ Biol 34, p 51–58 [144] Zhang T., Lin Z., and Zhu H T (1999), “Microbial flocculant and its application in environment protection”, J Environ Sci 11, p 1–2 [145] Zhang J., Liu Z., Wang S., and Jiang P (2002), “Characterization of a bioflocculant produced by the marine Myxobacterium nannocystis sp NU‐2”, Appl Microbiol Biotechnol 59, p 517–522 [146] Zhang X., and Bishop P L (2003), “Biodegradability of biofilm extracellular polymeric substances”, Chemosphere 50, p 63–69 [147] Zhang X., Sun J., Liu X., Zhou J (2013), “Production and flocculating perfomace of sludge bioflocculant from biological sludge”, Bioresource Technology 146, p 51–56 [148] Zhang Z., Ling B., Xia S., Wang X., and Yang A (2007), “Production and application of a novel bioflocculant by multiple‐microorganism consortia using brewery wastewater as carbon source”, J Environ Sci 19, p 667–673 108 [149] Zhang Z Q., Xia S Q., Zhao S Q., and Zhang J F (2010), “Characterization and flocculation mechanism of high efficiency microbial flocculant TJ‐F1 from Proteus mirabilis”, Colloids Surf B Biointerf 75, p 247–251 [150] Zhao HJ, Liu HT, Zhou JG (2013), “Characterization of a bioflocculant MBF-5 by Klebsiella pneumoniae and its application in Acanthamoeba cysts removal”, Bioresour Technol 137, p 226-232 [151] Zheng, Y.; Ye, Z.-L.; Fang, X.-L.; Li, Y.-H.; Cai, W.-M (2008), “Production and characteristics of a bioflocculant produced by Bacillus sp F19”, Bioresour Technol 99, p 7686–7691 [152] Zhuang X., Wang Y., Li Q., Yan S., and He N (2012), “The production of bioflocculants by Bacillus licheniformis using molasses and its application in the sugarcane industry”, Biotechnol Bioproc Eng.17, p 1041–1047 [153] Zhong C., Xu A., Chen L., Yang X., Yang B., Hong W., Mao K., Wang B., Zhou J (2014),“Production of a bioflocculant from chromotropic acid waste water and its application in steroid estrogen removal”, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 122 , p 729-737 ... cứu năm gần Từ vi c thực đề tài Khả sinh chất kết tụ sinh học chủng vi khuẩn Klebsiella sp. BF2 phân lập từ mẫu nước sông Chà Và nhằm tối ưu hóa điều kiện sinh chất kết tụ sinh học, từ làm tăng... Chí Minh từ tháng năm 2018 đến tháng 11 năm 2018 Mục đích đề tài tối ưu hóa điều kiện sinh chất kết tụ sinh học từ vi khuẩn phân lập từ nước sông Chà Và Các chất kết tụ có khả xử lý chất rắn... TẮT Đề tài Khả sinh chất kết tụ sinh học chủng vi khuẩn Klebsiella sp. BF2 phân lập từ mẫu nước sông Chà Và hướng dẫn TS Nguyễn Ngọc Tuấn, đề tài thực phòng thí nghiệm trường Đại học Tơn Đức

Ngày đăng: 17/06/2019, 14:38

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Hình 3.1 Sơ đồ khảo sát hoạt tính keo tụ của chủng vi sinh vật sông Chà Và

  • Hình 4.16 Kết quả keo tụ sau khi tối ưu hóa

  • Hình 4.20 Đường chuẩn định lượng protein theo phương pháp phenol – sulfuric

  • Đề tài “Khả năng sinh chất kết tụ sinh học của chủng vi khuẩn Klebsiella sp.BF2 phân lập từ mẫu nước sông Chà Và” dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Ngọc Tuấn, đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm trường Đại học Tôn Đức Thắng thành phố Hồ Chí Minh từ tháng 4 năm 2018 đến tháng 11 năm 2018. Mục đích của đề tài là tối ưu hóa các điều kiện sinh chất kết tụ sinh học từ vi khuẩn đã được phân lập từ nước sông Chà Và. Các chất kết tụ này có khả năng xử lý chất rắn lơ lửng là nguyên nhân chính gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường nước hiện nay, đây là một giải pháp an toàn và thân thiện do khả năng tự phân hủy sinh học của chúng, so với việc sử dụng chất kết tụ vô cơ và hữu cơ gây ra nguy hại về sức khỏe.

  • Những nội dung nghiên cứu:

  • Khảo sát điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến khả năng sinh chất kết tụ sinh học xác định thông qua hoạt tính keo tụ của chủng vi khuẩn khảo sát.

  • Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính keo tụ.

  • Định danh chủng vi khuẩn khảo sát.

  • Thử nghiệm khả năng keo tụ và xác định COD trong thực tế với mẫu là nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư và nước thải dệt nhuộm từ phòng thí nghiệm Đại học Tôn Đức Thắng.

    • Sau quá trình nghiên cứu kết quả thu được:

    • 1.1 Đặt vấn đề

      • Nước là một trong những thành phần quan trọng cần thiết cho sự sống. Lượng nước dồi dào trên trái đất là một yếu tố duy nhất phân biệt hành tinh này với những hành tinh khác. Tuy nhiên, sự đô thị hóa không theo quy hoạch và xuất hiện các khu công nghiệp và nhà máy đã làm gia tăng tình trạng ô nhiễm nước và môi trường trầm trọng. Theo WHO / UNICEF (2000), khoảng 70 – 80% bệnh tật ở các nước đang phát triển có liên quan đến việc tiêu thụ nguồn nước bị ô nhiễm, bên cạnh đó còn gây nguy hại đối với động vật thủy sinh. Từ đó việc nghiên cứu tìm ra các phương pháp xử lý nước an toàn và hiệu quả đang là một vấn đề thách thức và cấp bách nhất hiện nay.

      • Ngày nay đa số quy trình xử lý nước của các khu công nghiệp điều áp dụng phương pháp đông tụ/ keo tụ để xử lý các chất rắn lơ lửng trong như chất kết tụ vô cơ (aluminium chloride, ferric chloride) và chất kết tụ hữu cơ (polyacrylamide, polyethylene amin). Hiệu quả chúng mang lại rất cao, loại bỏ gần như hoàn toàn các chất gây ô nhiễm trong nước nhưng lại gây hại đối với môi trường do khó phân hủy, nguy hiểm hơn là gây ung thư và là chất độc đối với hệ thần kinh cụ thể là bệnh Alzheimer do thành phần có chứa nhôm. Việc sản xuất của chất kết tụ tự nhiên như chitosan, cellulose, tannin, … an toàn, hiệu quả nhưng chi phí cao không có tính kinh tế. Khắc phục những nhược điểm trên việc ra đời của chất kết tụ sinh học EBFs (extracellular biopolymeric flocculants) từ vi sinh vật mang lại hiệu quả keo tụ rất cao, an toàn thân thiện với môi trường với đặc tính rất dễ phân hủy, không gây ô nhiễm thứ cấp. Điều này mang đến triển vọng lớn và được nghiên cứu trong những năm gần đây.

      • 1.2 Mục tiêu

      • Khảo sát điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến khả năng sinh chất kết tụ sinh học xác định thông qua hoạt tính keo tụ của chủng vi khuẩn khảo sát.

      • Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính keo tụ.

      • Định danh chủng vi khuẩn khảo sát.

      • Thử nghiệm khả năng keo tụ và COD trong thực tế với mẫu là nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư, và nước thải dệt nhuộm từ phòng thí nghiệm Đại học Tôn Đức Thắng.

        • 1.3 Ý nghĩa

          • Đưa ra giải pháp hiệu quả trong việc xử lý nước so với các phương pháp xử lý trước đây, bên cạnh đó chất keo tụ sinh học được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như mỹ phẩm, phụ gia thực phẩm, chất tẩy rửa, về mặt y tế ứng dụng tiêu biểu như các đặc tính kháng virus, kháng viêm, chống ung thư.

          • 2.1 Các khái niệm cơ bản về nước và nước thải

            • Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cho tất cả các sinh vật trên trái đất, nếu thiếu nước thì chắc chắn không có sự sống xuất hiện. Từ xưa, con người đã biết đến vai trò quan trọng của nước, các nhà khoa học cổ đại đã xem nước là thành phần cơ bản của vật chất và quá trình phát triển của xã hội loài người. Nước bao phủ 71% diện tích trái đất, trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt, giữ vai trò cho khí hậu tương đối ổn định và pha loãng các yếu tố gây ô nhiễm môi trường, là thành phần cấu tạo chính trong tế bào cơ thể sinh vật, chiếm từ 50% - 97% trọng lượng cơ thể. Đây là một khoáng sản đặc biệt vì nó tàng trữ một nguồn năng lượng và hòa tan nhiều vật chất có thể khai thác và phục vụ nhiều mặt cho con người [8].

            • 2.1.1 Nước tự nhiên

              • Nước tự nhiên là nước mà chất lượng và số lượng của nó được hình thành dưới ảnh hưởng của quá trình tự nhiên, không có sự tác động của con người. Nước tự nhiên bao gồm: nước ngầm, nước mặt và nước biển.

              • Nước mặt: là khái niệm chung nói đến các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm ở dạng động (chảy) như sông, suối, kênh, rạch và dạng tĩnh chảy chậm như ao, hồ, đầm, … Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hoặc có thể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ ẩm trong đất như dư thừa trong các tầng nước ngầm.

              • Nước ngầm: tồn tại ở các tầng trong lòng đất, chất lượng nước phụ thuộc vào một loạt yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, bản chất lớp đất đá nước thấm qua.

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan