Bước đầu ứng dụng chủng vi khuẩn phản nitrate achromobacter xylosoxidans trong xử lý nước thải chế biến thủy sản giàu nitrate​

LỜI CAM ĐOAN Đồ án tốt nghiệp công trình nghiên cứu thân tơi hướng dẫn khoa học ThS Huỳnh Văn Thành – Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại Học Cơng Nghệ Tp.Hồ Chí Minh Những kết có đồ án hồn tồn khơng chép từ đồ án tốt nghiệp người khác hình thức Các số liệu trích dẫn đồ án tốt nghiệp hoàn toàn trung thực Tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn đồ án tốt nghiệp TP.HCM, ngày 31 tháng năm 2014 Sinh viên thực Võ Phương Huỳnh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy ThS Huỳnh Văn Thành tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy, Cô Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Mơi trường tận tình truyền đạt kiến thức thời gian dài học tập Với kiến thức mà em tiếp thu không giúp em thực tốt đồ án tốt nghiệp mà cịn tảng kiến thức cho cơng việc sau Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, Ba Mẹ ln động viên, chăm sóc chỗ dựa vững cho em suốt năm qua Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến chị Lê Trần Ánh Tuyết, bạn lớp 10DSH, người động viên giúp đỡ để em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, em xin cảm ơn Thầy Cô Hội đồng phản biện dành thời gian đọc nhận xét đồ án TP.HCM, ngày 31 tháng năm 2014 Sinh viên thực Võ Phương Huỳnh Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Các kết đạt đề tài CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vi khuẩn phản nitrate A xylosoxidans 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Đặc điểm hình thái 1.1.3 Đặc điểm sinh lý 1.1.4 Đặc điểm sinh hóa 1.1.5 Nguồn phân lập vi khuẩn A xylosoxidans 1.1.6 Định danh giải mã trình tự gene rRNA 16S 1.1.7 Một số ứng dụng vi khuẩn A xylosoxidans 11 1.1.7.1 Xử lý hợp chất khó phân hủy 11 1.1.7.2 Khả khử màu malachite green 11 1.1.8 Khả phản nitrate vi khuẩn A xylosoxidans 12 1.1.8.1 Cơ chế trình phản nitrate 12 1.1.8.2 Các điều kiện thích hợp cho q trình phản nitrate vi khuẩn A xylosoxidans .15 1.2 Tổng quan nƣớc thải chế biến thủy sản .17 1.2.1 Nước thải chế biến thủy sản 17 i Đồ án tốt nghiệp 1.2.2 Hiện trạng xử lý nước thải chế biến thủy sản 19 1.3 Phƣơng pháp xử lý sinh học 21 1.4 Tổng quan mơ hình xử lý nƣớc thải MBBR .22 1.4.1 Nguyên tắc hoạt động .22 1.4.2 Hoạt động giá thể .23 1.4.3 Ưu điểm trình xử lý nước thải phương pháp MBBR 24 CHƢƠNG II:VẬT LIỆU – PHƢƠNG PHÁP 25 2.1 Vật liệu - Thiết bị - Hóa chất .25 2.1.1 Vật liệu .25 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ .25 2.1.2.1 Thiết bị 25 2.1.2.2 Dụng cụ 25 2.1.3 Hóa chất 26 2.1.3.1 Thành phần môi trường giữ giống, nhân giống, khảo sát 26 2.1.3.2 Hóa chất sử dụng 27 2.2 Bố trí thí nghiệm 27 2.3 Nội dung nghiên cứu 29 2.3.1 Nhân giống chủng vi khuẩn phản nitrate A xylosoxidans 29 2.3.2 Giữ giống chủng vi khuẩn phản nitrate A xylosoxidans 29 2.3.3 Khảo sát đặc điểm sinh hóa vi khuẩn KIT API 20 NE 29 2.3.4 Khảo sát thích ứng vi khuẩn A xylosoxidans với tỷ lệ phối trộn nước thải môi trường Giltay cải tiến .29 2.3.5 Khảo sát mật độ vi khuẩn A xylosoxidans thích hợp bổ sung vào nước thải giàu nitrate 30 2.3.6 Khảo sát thời gian xử lý nitrate vi khuẩn A xylosoxidans nước thải giàu nitrate 31 2.3.7 Tiến hành thực mơ hình bioreactor quy mơ phịng thí nghiệm 32 ii Đồ án tốt nghiệp 2.4 Phƣơng pháp phân tích .34 2.4.1 Phương pháp dựng đường chuẩn .34 2.4.1.1 Phương pháp dựng đường chuẩn nitrate 34 2.4.1.2 Phương pháp dựng đường chuẩn nitrite 36 2.4.1.3 Phương pháp dựng đường chuẩn amoni 37 2.4.2 Phương pháp định lượng N-NO3-, N-NO2-, N-NH4+ 38 2.4.2.1 Phương pháp định lượng N-NO3- 38 2.4.2.2 Phương pháp định lượng N-NO2- 39 2.4.2.3 Phương pháp định lượng N-NH4+ 39 2.4.3 Phương pháp khảo sát đặc điểm sinh hóa vi khuẩn A xylosoxidans KIT API 20 NE 40 2.4.3.1 Chuẩn bị 40 2.4.3.2 Phương pháp 41 2.4.3.3 Cách đọc kết 43 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Khảo sát đặc điểm sinh hóa vi khuẩn A xylosoxidans KIT API 20 NE 46 3.2 Kết dựng đƣờng chuẩn .49 3.2.1 Kết dựng đường chuẩn nitrate 49 3.2.2 Kết dựng đường chuẩn nitrite .50 3.2.3 Kết dựng đường chuẩn amoni 52 3.3 Sự thích ứng vi khuẩn A xylosoxidans với tỷ lệ phối trộn nƣớc thải môi trƣờng Giltay cải tiến 53 3.4 Mật độ vi khuẩn A xylosoxidans thích hợp bổ sung vào nƣớc thải giàu nitrate 56 3.5 Thời gian xử lý nitrate vi khuẩn A xylosoxidans nƣớc thải giàu nitrate 58 iii Đồ án tốt nghiệp 3.6 Khảo sát mơ hình bioreactor quy mơ phịng thí nghiệm 62 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 4.1 Kết luận 65 4.2 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC iv Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A xylosoxidans Achromobacter xylosoxidans C Cacbon C/N Tỷ lệ cacbon nitơ COD Nhu cầu oxy hóa học MBBR Mơ hình xử lý nước thải giá thể lơ lửng N Nitơ v Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đặc điểm sinh hóa vi khuẩn A xylosoxidans Bảng 1.2 Khử nitrate đồng hòa khử nitrate dị hóa chu trình nitơ vi khuẩn 13 Bảng 1.3 Thành phần nước thải chế biến thủy sản .19 Bảng 2.1 Các thông số mơ hình MBBR xây dựng từ thí nghiệm 32 Bảng 2.2 Trình tự tiến hành dựng đưởng chuẩn nitrate 35 Bảng 2.3 Trình tự tiến hành dựng đường chuẩn nitrite .37 Bảng 2.4 Trình tự tiến hành dựng đường chuẩn amoni 38 Bảng 2.5 Các mức Mc Farland 40 Bảng 3.1 Kết thử nghiệm sinh hóa vi khuẩn A.xylosoxidans 48 Bảng 3.2 Độ hấp thụ quang dung dịch chuẩn nitrate 49 Bảng 3.3 Độ hấp thụ quang dung dịch chuẩn nitrite 51 Bảng 3.4 Độ hấp thụ quang dung dịch chuẩn amoni 52 vi Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Đặc điểm hình thái vi khuẩn A xylosoxidans Hình 1.2 Quy trình phân lập chủng vi khuẩn A xylosoxidans Hình 1.3 Kết giải trình tự gene 16S .10 Hình 1.4 Kết so sánh trình tự rRNA 16S với Genbank 10 Hình 1.5 Cơng thức cấu tạo malachite green .11 Hình 1.6 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản áp dụng công nghệ sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính lơ lửng 20 Hình 2.1 Sơ đồ tóm tắt quy trình thí nghiệm 28 Hình 2.2 Mơ hình bioreactor có giá thể bám dính 34 Hình 2.3 Các mức Mc Farland 41 Hình 2.4 Bộ KIT API 20 NE thuốc thử 41 Hình 2.5 So sánh độ đục vi khuẩn A xylosoxidans nước muối sinh lý với mức Mc Farland 0,5 42 Hình 2.6 API AUX MEDIUM sau cho 200 µl huyền phù vào .42 Hình 2.7 Bộ KIT API 20 NE sau bơm dịch 43 Hình 2.8 Mẫu so sánh kết KIT API 20 NE .45 Hình 3.1 Kết KIT sau 24 46 Hình 3.2 Kết KIT sau 48 47 Hình 3.3 Kết so sánh API WEB 49 Hình 3.4 Biểu đồ xác định phương trình đường chuẩn nitrate 50 Hình 3.5 Biểu đồ xác định phương trình đường chuẩn nitrite .51 Hình 3.6 Biểu đồ xác định phương trình đường chuẩn amoni 53 Hình 3.7 Mật độ quang vi khuẩn 54 Hình 3.8 Tốc độ chuyển hóa nitơ trung bình 55 Hình 3.9 Động học phản nitrate hiệu xử lý vi khuẩn A.xylosoxidans theo mật độ 57 vii Đồ án tốt nghiệp Hình 3.10 Tốc độ chuyển hóa nitơ trung bình 57 Hình 3.11 Động học phản nitrate hiệu xử lý vi khuẩn A xylosoxidans theo thời gian .59 Hình 3.12 Tốc độ chuyển hóa nitơ trung bình 60 Hình 3.13 Động học phản nitrate hiệu xử lý vi khuẩn A xylosoxidans theo thời gian .62 Hình 3.14 Tốc độ chuyển hóa nitơ trung bình 63 viii ... trình xử lý nitrate chủng vi khuẩn Achromobacter xylosoxidans nước thải giàu nitrate Ứng dụng chủng vi khuẩn phản nitrate Achromobacter xylosoxidans vào xử lý nước thải chế biến thủy sản giàu nitrate. .. hợp chủng vi khuẩn Achromobacter xylosoxidans bổ sung vào nước thải chế biến thủy sản giàu nitrate Khảo sát thời gian xử lý nitrate chủng vi khuẩn phản nitrate Achromobacter xylosoxidans nước thải. .. quan nƣớc thải chế biến thủy sản .17 1.2.1 Nước thải chế biến thủy sản 17 i Đồ án tốt nghiệp 1.2.2 Hiện trạng xử lý nước thải chế biến thủy sản 19 1.3 Phƣơng pháp xử lý sinh