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 2.4.1 Phương pháp dựng đường chuẩn 2.4.1.1 Phương pháp dựng đường chuẩn nitrate 2.4.1.2 Phương pháp dựng đường chuẩn nitrite 2.4.1.3 Phương pháp dựng đường chuẩn amoni 2.4.2 Phương pháp định lượng N-NO3 2.4.2.1 Phương pháp định lượng N-NO3 2.4.2.2 Phương pháp định lượng N-NO2 2.4.2.3 Phương pháp định lượng N-NH4 2.4.3 Phương pháp khảo sát đặc điểm sinh hóa vi khuẩn A xylosoxidans KIT API 20 NE 2.4.3.1 Chuẩn bị 2.4.3.2 Phương pháp 2.4.3.3 Cách đọc kết CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát đặc điểm sinh hóa vi khuẩn A xylosoxidans b NE 3.2 Kết dựng đƣờng chuẩn 3.2.1 Kết dựng đường chuẩn nitrate 3.2.2 Kết dựng đường chuẩn nitrite 3.2.3 Kết dựng đường chuẩn amoni 3.3 Sự thích ứng vi khuẩn A xylosoxidans với tỷ lệ phối trộn gi môi trƣờng Giltay cải tiến 3.4 Mật độ vi khuẩn A xylosoxidans thích hợp bổ sung vào nƣớc th 3.5 Thời gian xử lý nitrate vi khuẩn A xylosoxidans nƣớ nitrate 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 A xylosoxidans C C/N COD MBBR N 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 hịa 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 công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản áp dụng cơng 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 Đồ án tốt nghiệp Table of Least Squares Means for Ham luong nitrate 12h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN nitrate12(1).lap lai nitrate12(1).Thi nghiem Doi chung Khao sat Multiple Range Tests for Ham luong nitrate 12h by nitrate12(1).Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD nitrate12(1).Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - Ham luong nitrate 24h Analysis of Variance for Ham luong nitrate 24h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:lap lai B:Thi nghiem RESIDUAL TOTAL (CORRECTED) 17 Đồ án tốt nghiệp Table of Least Squares Means for Ham luong nitrate 24h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN lap lai Thi nghiem Doi chung Khao sat Multiple Range Tests for Ham luong nitrate 24h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - ham luong nitrate 36h Analysis of Variance for ham luong nitrate 36h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:Thi nghiem B:Lap lai RESIDUAL TOTAL (CORRECTED) 18 Đồ án tốt nghiệp Table of Least Squares Means for ham luong nitrate 36h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN Thi nghiem Doi chung Khao sat Lap lai Multiple Range Tests for ham luong nitrate 36h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - ham luong nitrate 48h Analysis of Variance for ham luong nitrate 48h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:Thi nghiem B:Lap lai RESIDUAL TOTAL Đồ án tốt nghiệp (CORRECTED) Table of Least Squares Means for ham luong nitrate 48h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN Thi nghiem Doi chung Khao sat Lap lai Multiple Range Tests for ham luong nitrate 48h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - Ham luong nitrie 12h Analysis of Variance for Ham luong nitrie 12h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:Thi nghiem B:Lap lai RESIDUAL Đồ án tốt nghiệp TOTAL (CORRECTED) Table of Least Squares Means for Ham luong nitrie 12h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN Thi nghiem Doi chung Khao sat Lap lai Multiple Range Tests for Ham luong nitrie 12h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Doi chung Khao sat Contrast e Limits Doi chung - * -13.9053 2.7869 Khao sat Multifactor ANOVA - Ham luong nitrte 24h Analysis of Variance for Ham luong nitrte 24h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:thi nghiem B:lap lai RESIDUAL TOTAL (CORRECTED) Table of Least Squares Means for Ham luong nitrte 24h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN thi nghiem Doi chung Khao sat lap lai Multiple Range Tests for Ham luong nitrte 24h by thi nghiem Method: 95.0 percent LSD thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - Ham luong nitrite 36h Analysis of Variance for Ham luong nitrite 36h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:Thi nghiem Đồ án tốt nghiệp B:Lap lai RESIDUAL TOTAL (CORRECTED) Table of Least Squares Means for Ham luong nitrite 36h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN Thi nghiem Doi chung Khao sat Lap lai Multiple Range Tests for Ham luong nitrite 36h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - Ham luong nitrite 48h Analysis of Variance for Ham luong nitrite 48h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:Lap lai Đồ án tốt nghiệp B:Thi nghiem RESIDUAL TOTAL (CORRECTED) Table of Least Squares Means for Ham luong nitrite 48h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN Lap lai Thi nghiem Doi chung Khao sat Multiple Range Tests for Ham luong nitrite 48h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - Ham luong amoni 12h Analysis of Variance for Ham luong amoni 12h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:Thi nghiem Đồ án tốt nghiệp B:Lap lai RESIDUAL TOTAL (CORRECTED) Table of Least Squares Means for Ham luong amoni 12h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN Thi nghiem Doi chung Khao sat Lap lai Multiple Range Tests for Ham luong amoni 12h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - Ham luong amoni 24h Analysis of Variance for Ham luong amoni 24h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:Thi nghiem Đồ án tốt nghiệp B:Lap lai RESIDUAL TOTAL (CORRECTED) Table of Least Squares Means for Ham luong amoni 24h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN Thi nghiem Doi chung Khao sat Lap lai Multiple Range Tests for Ham luong amoni 24h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - Ham luong amoni 36h Analysis of Variance for Ham luong amoni 36h - Type III Sums of Squares Source MAIN EFFECTS A:Thi nghiem Đồ án tốt nghiệp B:Lap lai RESIDUAL TOTAL (CORRECTED) Table of Least Squares Means for Ham luong amoni 36h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN Thi nghiem Doi chung Khao sat Lap lai Multiple Range Tests for Ham luong amoni 36h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat Multifactor ANOVA - Ham luong amoni 48h Analysis of Variance for Ham luong amoni 48h - Type III Sums of Squares 27 Source MAIN EFFECTS A:Thi nghiem B:Lap lai RESIDUAL TOTAL (CORRECTED) Table of Least Squares Means for Ham luong amoni 48h with 95.0 Percent Confidence Intervals Level GRAND MEAN Thi nghiem Doi chung Khao sat Lap lai Multiple Range Tests for Ham luong amoni 48h by Thi nghiem Method: 95.0 percent LSD Thi nghiem Khao sat Doi chung Contrast Doi chung Khao sat 28 Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC C: HÌNH ẢNH Kết xác định hàm lượng NO3-, NO2-, NH4+ mẫu đối chứng (ĐC) khảo sát (KS) chạy mơ hình xử lý nước thải quy mơ phịng thí nghiệm NO3 Giờ 12 29 Đồ án tốt nghiệp 24 36 30 Đồ án tốt nghiệp 48 31 ... 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. .. 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