Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn phản nitrate chịu mặn xử lý nitơ trong nước thải chế biến thủy sản​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI KHUẨN PHẢN NITRATE CHỊU MẶN XỬ LÝ NITƠ TRONG NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Hoài Hương Sinh viên thực MSSV: 1151110138 : Thành Quang Hiền Lớp: 11DSH05 TP Hồ Chí Minh, 2015 Đồ án tốt nghiệp ỜI CAM ĐOAN Đồ n tốt nghiệp n n kho h l ng tr nh nghi n ứu ủ ủ TS Ngu n Ho i H phẩm – M i tr ờng, Tr ờng Đại H n tốt nghiệp n is h ng – Kho C ng nghệ sinh h ng – Th C ng Nghệ Tp Hồ Chí Minh Những kết ó đ ợ đồ n n tốt nghiệp ủ ng ời kh ản th n t i ho n to n kh ng s o hép từ đồ n i ất kỳ h nh thứ n o C l ho n to n trung th số liệu trí h n đồ T i xin hịu tr h nhiệm ho n to n đồ n tốt nghiệp ủ m nh TP HCM, ng th ng n m Sinh vi n th THÀNH QUANG HIỀN Đồ án tốt nghiệp ỜI CẢM N ời đầu ti n on xin gửi lời ảm n đến u th ng v he hở ho on, ho on h mẹ, mẹ lu n mẹ sinh th nh, n on v phẩm – M i tr ờng, tr ờng Đại h kho C ng nghệ Sinh h – Th C ng nghệ TP HCM nhiệt t nh giúp đỡ, tru ền đạt kiến thứ tảng, kinh nghiệm qu Đặ nh điều tốt tập ũng nh uộ sống Em xin đ ợ tr n tr ng ảm n qu thầ qu tr nh h ỗ, u ho em suốt tập v l m đồ n tốt nghiệp iệt, em xin tỏ lòng iết n s u sắ t i TS Ngu n Ho i H ng ời thầ đ ng kính, tận t nh giúp đỡ, h kỹ n ng, ph ng ph p, ng ng, n ho em nội ung ũng nh h thứ tiến h nh thí nghiệm để em ó thể ho n th nh đồ n tốt nghiệp ủ m nh Em xin h n th nh ảm n thầ Huỳnh V n Th nh v thầ Ngu n Trung Dũng tạo điều kiện thuận lợi ho em suốt qu tr nh em th đồ n phịng thí nghiệm Kho M i tr ờng v C ng nghệ sinh h , Tr ờng Đại h Kỹ thuật C ng nghệ TP Hồ Chí Minh Em xin h n th nh ảm n qu thầ gi n đ hội đồng phản iện nh thời v nhận xét đồ n tốt nghiệp ủ em in ảm n khoảng thời gi n em h nh hị, ạn v em động vi n v giúp đỡ em tập ũng nh l m đồ n tốt nghiệp tr ờng Em xin h n th nh ảm n Tp Hồ Chí Minh, ng th ng n m n v nt ện THÀNH QUANG HIỀN Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề: Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý ng ĩa đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn P ƣơng p áp ng CHƯ NG 1.1 n ứu TỔNG QUAN TÀI LIỆU Tổng quan nƣớc thải chế biến thủy sản (CBTS) 1.1.1 Nguồn phát sinh đặc tính nước thải CBTS 1.2 C u trìn n tơ (N) 11 1.2.1 Giới thiệu chu trình N tự nhiên 11 1.2.2 Quá trình phản nitrate tế bào vi khuẩn 13 1.3 Tổng quan số vi khuẩn phản nitrate 20 1.3.1 Pseudomonas stutzeri 20 1.3.2 Paracoccus denitrificans 22 1.3.3 Bacillus azotoformans 23 1.3.4 Thiobacillus denitrificans 23 1.4 Tổng quan p ƣơng p áp p ân lập vi sinh vật [2] 26 1.4.1 Khái niệm 26 1.4.2 Phương pháp phân lập vi sinh vật khiết 26 1.4.3 Giữ bảo quản giống 27 CHƢƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Thờ g an địa đ ểm th c đề tài 29 2.2 Vật liệu – thiết bị - hóa chất 29 2.2.1 Vật liệu 29 2.2.2 Thiết bị, dụng cụ 29 2.2.3 Hóa chất 29 2.3 Bố trí thí nghiệm : Các bước thí nghiệm trình bày tóm tắt theo sơ đồ sau 30 2.4 Ph 2.4.1 ng ph p nghi n ứu th c nghiệm 31 Phương pháp lấy mẫu 31 I Đồ án tốt nghiệp 2.4.2 Phương pháp phân lập tuyển chọn chủng VK có khả phản nitrate 31 2.4.3 Các thử nghiệm sinh hóa chủng VK phân lập [8] 34 2.4.4 Bố trí thí nghiệm thử nghiệm khảo sát khả khử nitrate khử nitrate chủng VK phân lập 38 CHƢƠNG 3.1 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 46 Kết phân lập tuyển chọn chủng có khả phản nitrate: 46 3.1.1 Tăng sinh VK phản nitrate từ nước thải CBTS môi trường Giltay NO3- NO246 3.1.2 Phân lập làm vi khuẩn từ nước thải CBTS: 47 3.1.3 Tăng sinh VK phân lập môi trường Giltay Nitrate Giltay Nitrite: 49 3.1.4 Kết thử nghiệm sinh hóa chủng VK phân lập: 53 3.2 Kết định lượng N mơ hình khử Nitrite sau 48 chủng tuyển chọn 55 3.2.1 Kết định lượng N mơ hình khử Nitrite chủng 7.5 48 55 3.2.2 Kết định lượng N mơ hình khử Nitrite sau 48 chủng 7.1 57 3.3 Kết định lượng N mơ hình khử Nitrate sau 48 chủng tuyển chọn 60 3.3.1 Kết định lượng N mơ hình khử Nitrate sau 48 chủng 7.5 60 3.3.2 Kết định lượng N mơ hình khử Nitrate sau 48 chủng 7.1 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 Kết luận 68 Kiến nghị 69 II Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC VIÊT TẮT CBTS Chế biến thủy sản G Giltay HK Hiếu khí HKGT Hiếu khí giá thể KK Kị khí KKGT Kị khí giá thể MT M i tr ờng N Nit NH4+ Amoni NO2- Nitrite NO3- Nitrate VK Vi khuẩn VSV Vi sinh vật III Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 S đồ quy trình cơng nghệ CBTS đ ng lạnh Hình 1.2 S đồ quy trình cơng nghệ xử l n Hình 1.3 Chu trình N t nhiên 11 Hình 1.4 Chu trình N thu g n VK th c 13 Hình 1.5 Quá trình khử nitrate dị hóa khử nitr te đồng hóa chu trình N c thải CBTS điển hình 11 VK nhân th c 15 Hình 1.6 C hế trình khử nitrate dị hóa (hơ hấp kỵ khí) 16 Hình 1.7 C hế trình khử nitrate dị hóa amơn hóa 17 Hình 1.8 Hình thái khuẩn lạc Pseudomonas stutzeri 21 Hình 1.9 Hình thái tế bào khuẩn lạc Paracoccus denitrificans 22 Hình 1.10 Hình thái tế bào Thiobacillus denitrificans 24 Hình 2.1 S đồ tóm tắt bố trí Hìn 2.2 Mơ hình khảo sát khả n ng hu ển hóa N Hình 3.1 Động h c chuyển hóa N chủng 7.5 mơ hình chuyển hóa c thí nghiệm 31 điều kiện khác 39 nitrite 53 Hình.3.2 Động h c chuyển hóa N chủng 7.1 mơ hình chuyển hóa nitrite 56 Hình 3.3 Động h c chuyển hóa N chủng 7.5 mơ hình chuyển hóa nitrate 58 Hình 3.4 Động h c chuyển hóa N chủng 7.1 mơ hình chuyển hóa nitrate 62 IV Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các thông số ô nhi m tiêu biểu củ n Bảng 1.2 Tải l ợng ô nhi m n c thải CBTS Việt Nam c thải số nhà máy CBTS Bảng 1.3 Nồng độ nhi m trung bình n c thải số loại hình CBTS Bảng 1.4 Tiêu chuẩn hàm l ợng nitrate nitrite n chức c uống mốt số tổ 10 Bảng 1.5 Nồng độ methanol sử dụng để khử nitrate nitrite hồn tồn 18 Bảng 1.6 Tóm tắt đặc tính hình thái sinh lý, sinh hóa vi khuẩn phản nitrate tiềm n ng 25 Bảng 2.1 Độ đụ m i tr ờng v l ợng khí sinh m u m i tr ờng sau t ng sinh VK ph n lập 32 Bảng 2.2 Ph ng ph p định tính nồng độ nitrite m u 33 Bảng 2.3 Ph ng ph p định tính nồng độ nitrate 33 Bảng 2.4 Ph ng ph p định tính nồng độ amoni: 33 Bảng 2.5 Trình t tiến h nh định l ợng NO3- 41 Bảng 2.6 Trình t tiến h nh định l ợng NO2- 42 Bảng 2.7 Trình t tiến h nh định l ợng NH4+ 44 Bảng 3.1 Kết định tính N s u ng t ng sinh n c thải CBTS môi tr ờng Giltay 46 Bảng 3.2 Kết phân lập VSV từ n Bảng 3.3 Kết định tính tr n m i tr ờng Giltay Nitrite sau ngày 49 Bảng 3.4 Kết định tính tr n m i tr ờng Giltay Nitrate sau ngày 49 c thải CBTS 48 Bảng 3.5 Kết thừ nghiêm sinh hóa chủng VK phân lập 51 Bảng 3.6 Kết định l ợng N mơ hình khử Nitrite chủng 7.5 sau 48 52 Bảng 3.7 Kết định l ợng N mô hình khử nitrite chủng 7.1 sau 48 55 V Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.8 Kết định l ợng N mô hình khử nitrate chủng 7.5 sau 48 58 Bảng 3.9 Kết định l ợng N mơ hình khử nitrate chủng 7.5 sau 48 61 VI Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Đặt vấn đề: Ngành công nghiệp chế biến thủy sản ngành kinh tế mũi nh n củ n t , đóng góp đ ng kể ho GDP n t Đ ũng l ng nh hế biến có số l ợng doanh nghiệp nhiều công nghiệp chế biến, m ng đến việc làm cho nhiều ng ời dân Bên cạnh lợi ích kinh tế xã hội, ngành CBTS ũng g r nhiều vấn đề m i tr ờng nh nhi m khơng khí, ô nhiềm đất, ô nhi m chất thải rắn… v nghi m tr ng h n ả ô nhi m nguồn n làm ảnh h ởng l n đối v i sống củ đến hệ sinh thái gần khu v N n Chính điều on ng ời , ũng nh ảnh h ởng c thải đ ợc thải c thải công nghiệp CBTS chứa thành phần ô nhi m hữu nguồn gốc từ động vật, nh protein v lipi l ợng BOD, COD Nitrate cao V i Ngo i r , n c thải cịn có hàm ng ph p xử l hó l , ph ng pháp xử lý hóa h ,… ó thể xử lý hiệu đ ợ COD v BOD nh ng v n h xử lý triệt để đ ợ l ợng Nitr te ó n Hiện n , ph ph ó c thải ng ph p sinh h c xử l n c thải sau chế biến đ ợc doanh nghiệp CBTS quan tâm áp dụng nhiều N l ợng chất hữu o, phân hủy sinh h c b i vi sinh vật Sử dụng ph pháp sinh h c xử l n ph c thải CBTS chứa c thải khắc phụ đ ợc vấn đề mà ng ph p xử lý hóa lý, hóa h th ờng gặp phải vấn đề tái ô nhi m sau xử lý Nhiều chủng VSV có khả n ng th m gi v o hu tr nh nito n chuyển hóa hợp chất N nh ng c, mon, nitrite, nitr te để phục vụ cho trình trao đổi chất, tổng hợp nên thành phần cấu trúc tế o ũng nh tổng hợp chất cần ho qu tr nh sinh tr ởng phát triển chúng D v o đó, nhiều chủng VSV có khả n ng hu ển hó N đ ợc sử dụng nhiều lĩnh v nh ng nghiệp sản xuất chất tẩy rửa, công nghiệp th c phẩm, đặc biệt công nghiệp chế biến thủy sản Để ó đ ợc ứng dụng trên, việc phân lập tuyển ch n chủng VSV mong muốn phần quan tr ng việc nghiên cứu ũng nh tạo chế phẩm sinh h c có giá trị ứng dụng vào xử l n c thải Đồ án tốt nghiệp Giá trị thơng số l m n sở tính tốn giá trị tối đ c thải chế biến thủy sản (QCVN 11:2008) ho phép Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC B: KẾT QUẢ XỬ LÝ THỐNG KÊ Khảo s t định l ợng N mô hình khử Nitrite sau 48 chủng 7.5 - H m l ợng NO2- theo thời gian Đồ án tốt nghiệp - H m l ợng NH4+ theo thời gian Khảo s t định l ợng N mơ hình khử Nitrite sau 48 chủng 7.1 - H m l ợng nitrite theo thời gian chủng 7.1 Đồ án tốt nghiệp - H m l ợng NH4+ theo thời gian Đồ án tốt nghiệp Khảo s t định l ợng N mơ hình khử Nitrate sau 48 chủng 7.5 - H m l ợng nitrate theo thời gian chủng 7.5 10 Đồ án tốt nghiệp - H m l ợng NH4+ theo thời gian 11 Đồ án tốt nghiệp Khảo s t định l ợng N mơ hình khử Nitrate sau 48 chủng 7.1 - H m l ợng nitrate theo thời gian chủng 7.1 12 Đồ án tốt nghiệp - H m l ợng NH4+ theo thời gian 13 Đồ án tốt nghiệp 14 Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC C: HÌNH ẢNH Kết t ng sinh n c thải CBTS MT Giltay Nitrate Giltay Nitrite có bổ sung 1,5% NaCl 3% NaCl MT Giltay Nitrite MT Giltay Nitrate MT Giltay Nitrite MT Giltay 3% NaCl 1,5% NaCl 1,5% NaCl Nitrate 3% NaCl Kết định tính m i tr ờng s u ng 15 t ng sinh Đồ án tốt nghiệp Danh sách chủng VK phân lập đ ợc từ n 7.3 7.4 16 c thải CBTS 7.2 Đồ án tốt nghiệp H3 7.1 Kết nhuộm Gram chủng VSV Chủng 1: Tr c khuẩn, Gr m ng Chủng 7.5: Tr c khuẩn Gram âm Chủng 7.1 : Tr c khuẩn Gram âm Chủng 6: Tr c khuẩn Gram Chủng 8: Tr c khuẩn ng Gram âm 17 Chủng 7.2: Tr c khuẩn Gr m ng Đồ án tốt nghiệp Chủng H1: Tr c khuẩn Gr m ng Chủng 7.3: Tr c khuẩn Gram âm Chủng 7.4: Tr c khuẩn Gram âm Kết t ng sinh t ng sinh tr n m i tr ờng Giltay Nitrate Giltay Nitrite Chủng MT Giltay Nitrate MT Giltay Nitrite VK Chủng 7.5 Chủng 7.1 18 Đồ án tốt nghiệp Chủng Chủng Chủng H1 Chủng 19 Đồ án tốt nghiệp Kết định tính t ng sinh tr n m i tr ờng Giltay Nitrate Nitrate Nitrite Amoni Chủng 7.5 MT Giltay NO3Chủng 7.1 MT Giltay NO3Chủng MT Giltay NO3Chủng MT Giltay NO3Chủng H1 MT Giltay NO3Chủng MT Giltay NO3- 20 pH ... tài “P ân lập tuyển chọn vi khuẩn phản nitrate chịu mặn xử lý n tơ nƣớc thải chế biến thủy sản” v i mong muốn ch n đ ợc chủng vi khuẩn có khả n ng xử lý hiệu nhất, để kết hợp tạo nên chế phẩm... n ng xử lý nitrite chủng vi khuẩn tuyển ch n - Định l ợng khả n ng xử lý nitrate chủng vi khuẩn tuyển ch n Ý ng ĩa đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học Phân lập đ ợc chủng VSV có khả n ng xử lý N-Nitr... nitrate chủng VK phân lập 38 CHƢƠNG 3.1 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 46 Kết phân lập tuyển chọn chủng có khả phản nitrate: 46 3.1.1 Tăng sinh VK phản nitrate từ nước thải CBTS môi