Tuyển chọn vi sinh vật bản địa nhằm ứng dụng xử lý nước thải làng nghề nấu rượu đại lâm, xã tam đa, huyện yên phong, tỉnh bắc ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG “Tuyển chọn vi sinh vật địa nhằm ứng dụng xử lý nước thải làng nghề nấu rượu Đại Lâm, xã Tam Đa, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh” Mã số: MHN2019-21 Chủ nhiệm đề tài: Đào Thị Hồng Vân Hà Nội - 2020 MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan làng nghề Đại Lâm Error! Bookmark not defined 1.2 Ứng dụng vi sinh vật xử lý nước thải giầu hữu cơError! Bookmark not defined 1.3 Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường Đại LâmError! Bookmark not defined PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 154 2.1 Nguyên liệu 154 2.1.1 Vật liệu 154 2.1.2 Hóa chất thiết bị sử dụng 154 2.1.3 Môi trường nghiên cứu 154 2.2 Phương pháp nghiên cứu 155 2.2.1 Phân lập 165 2.2.2 Xác định số đặc điểm sinh học vi sinh vậtError! Bookmark not defined.6 2.2.3 Xác định hoạt lực enzym Error! Bookmark not defined.6 2.2.4 Phân loại vi khuẩn dựa phân tích trình tự gen 16S rDNA .177 2.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn .18 2.2.5 Xác định số số ô nhiễm nước thải 18 2.2.6 Thử nghiệm xử lý nước thải 210 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined.1 3.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật hữu hiệu 221 3.1.1 Phân lập 221 3.1.2 Tuyển chọn chủng vi khuẩn phân hủy số hợp chất hữu .22 3.2 Nghiên cứu số đặc điểm sinh học, phân loại chủng vi sinh vật tuyển chọn 25 3.2.1 Hình thái khuẩn lạc ba chủng vi khuẩn tuyển chọn 25 3.2.2 Hình thái tế bào ba chủng vi khuẩn tuyển chọn .26 3.2.3 Khả sử dụng nguồn cacbon ba chủng vi khuẩn tuyển chọn 27 3.2.4 Khả sử dụng nguồn nitơ ba chủng vi khuẩn tuyển chọn 28 3.2.5 Phân loại vi khuẩn sinh học phân tử 30 3.3 Nghiên cứu số yếu tố điều kiện môi trƣờng ảnh hƣởng tới khả sinh trƣởng, phát triển ba chủng tuyển chọn 33 3.3.1 Ảnh hưởng môi trường nhân giống môi trường lên men 33 3.3.2 Ảnh hưởng nguồn cacbon 264 3.3.3 Ảnh hưởng nguồn nitơ thay 35 3.3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 36 3.3.5 Ảnh hưởng pH môi trường .37 3.3.6 Ảnh hưởng tỉ lệ giống .38 3.3.7 Ảnh hưởng tốc độ lắc .269 3.3.8 Ảnh hưởng thời gian lên men 40 3.3 Thử nghiệm khả xử lý nước thải 41 3.3.1 Xử lý gián đoạn .41 3.3.2 Xử lý liên tục Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN .44 TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 PHỤ LỤC 47 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Số lượng vi khuẩn hiếu khí tổng số có mẫu sau thời gian 48 nuôi cấy 37ᵒC mơi trường MPA Bảng 3.2 Kiểm tra định tính hoạt tính enzyme chủng vi khuẩn mơi trường có chứa chất tương ứng Bảng 3.3 Hoạt lực enzyme thủy phân chủng vi khuẩn tuyển chọn sau 24 ni lắc 200 vịng/phút nhiệt độ 37ᵒC Bảng 3.4 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc ba chủng vi khuẩn sau thời gian 48 37ᵒC mơi trường MPA Bảng 3.5 Đặc điểm hình thái tế bào ba chủng vi khuẩn Bảng 3.6 Khả sử dụng nguồn cacbon chủng vi khuẩn 48 37ᵒC Bảng 3.7 Khả phát triển chủng tuyển chọn nguồn Nitơ khác sau 72 nuôi cấy 37ᵒC Bảng 3.8 Kết so sánh trình tự gen mã hóa 16S rDNA chủng BH1 với gen tương ứng chủng vi khuẩn đăng ký GenBank Bảng 3.9 Kết so sánh trình tự gen mã hóa 16S rDNA chủng BH2 với gen tương ứng chủng vi khuẩn đăng ký GenBank Bảng 3.10 Kết so sánh trình tự gen mã hóa 16S rDNA chủng BH3 với gen tương ứng chủng vi khuẩn đăng ký GenBank Bảng 3.11 Ảnh hưởng môi trường nhân giống lên men đến khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn Bảng 3.12 Ảnh hưởng nguồn cacbon thay đến khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn Bảng 3.13 Ảnh hưởng nguồn nitơ thay đến khả phát triển chủng Bảng 3.14 Khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn điều kiện nhiệt độ khác sau 30 Bảng 3.15 Khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn điều kiện pH khác sau 30 nuôi cấy 37ᵒC môi trường lên men Bảng 3.16 Ảnh hưởng tỉ lệ tiếp giống đến khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn Bảng 3.17 Ảnh hưởng tốc độ lắc đến khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn Bảng 3.18 Ảnh hưởng thời gian lên men đến khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn mơi trường thích hợp Bảng 3.19 Đánh giá hiệu xử lý nước thải chủng vi khuẩn Bảng 3.20 Kết phân tích chất lượng nước sau xử lý liên tục quy mô 60 lít DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Số lượng vi khuẩn hiếu khí tổng số số mẫu kiểm tra môi trường MPA sau 48 nuôi cấy nhiệt độ 37oC nồng độ pha lỗng 10Hình 3.2 Kiểm tra định tính hoạt tính enzyme chủng vi khuẩn mơi trường có chứa chất tương ứng Hình 3.3 Khả thủy phân chất (tinh bột, CMC, casein) chủng vi khuẩn tuyển chọn Hình 3.4 Hình thái khuẩn lạc chủng vi khuẩn sau 48 ni mơi trường MPA Hình 3.5 Hình thái tế bào chủng vi khuẩn (x1000) Hình 3.6 Khả sử dụng nguồn cacbon chủng BH1 sau 48 37ᵒC Hình 3.7 Khả sử phát triển chủng tuyển chọn nguồn Nitơ khác sau 72 nuôi cấy 37ᵒC Hình 3.8 Điện di đồ DNA tổng số chủng BH1; BH2, BH3 Hình 3.9 Điện di đồ sản phẩm PCR khuếch đại gen 16S rDNA chủng vi khuẩn BH1, BH2, BH3 Hình 3.10 Mối qua hệ tương đồng di truyền chủng BH1, BH2, BH3 với chủng Genbank Hình 3.11 Ảnh hưởng môi trường lên men đến sinh trưởng, phát triển chủng BH1 Hình 3.12 Ảnh hưởng nguồn cacbon đến sinh trưởng, phát triển chủng BH3 Hình 3.13 Ảnh hưởng nguồn nitơ đến sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn BH1 Hình 3.14 Sự sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn ni nhiệt độ 37C Hình 3.15 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn BH1 Hình 3.16 Ảnh hưởng tỉ lệ tiếp giống đến sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn BH1 Hình 3.17 Ảnh hưởng tốc độ lắc đến trình sinh trưởng, phát triển chủng BH2 Hình 3.18 Các bình sau trình lên men chủng vi khuẩn Hình 3.19 Kết sau q trình xử lý nước thải có sử dụng chủng vi khuẩn Hình 3.20 Mơ hình xử lý liên tục 60 lít MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với phát triển nhanh chóng dân số số lượng làng nghề tăng lên Theo thống kê, Việt Nam có khoảng 2017 làng nghề, thuộc 11 nhóm ngành nghề khác Nhiều tỉnh có số lượng làng nghề lớn Hà Tây cũ 280 làng nghề, Bắc Ninh có 187 làng nghề, Hải Dương 65 làng nghề, Hưng Yên 48 làng nghề, Cùng với nhiễm mơi trường ngày nghiêm trọng, phổ biến ô nhiễm môi trường nước làng nghề [1] Nước thải làng nghề nói chung phần lớn bị nhiễm, làng Đại Lâm nằm hai bên bờ đê phía Nam sơng Cầu, thuộc Xã Tam Đa, Huyện Yên Phong, Tỉnh Bắc Ninh, tiếng với nghề nấu rượu Hầu hết hộ nấu rượu Đại Lâm sản xuất theo quy trình cơng nghệ cổ truyền Theo thống kê vào năm 2014, số hộ nấu kinh doanh rượu có khoảng 150 hộ nấu rượu sử dụng nguyên liệu sắn khơ khoảng 300 hộ nấu rượu với nguyên liệu gạo (nếp tẻ) Rượu làng Đại Lâm sản xuất theo phương pháp thủ cơng, cổ truyền có nhiều đời, khơng có cơng nghệ khử độc nhà máy sản xuất rượu Với nguyên liệu sử dụng sắn, gạo tạo ô nhiễm chủ yếu trình, xay xát, ngâm, chưng cất bã thải, phần bả thải sử dụng cho chăn nuôi Việc sử dụng bã thải chăn nuôi làm phát sinh nước thải chất thải trình Như biết nước ngâm gạo có hàm lượng chất hữu cao, đặc biệt tinh bột xenluloza có lớp vỏ số hợp chất hữu dễ phân huỷ khác Nứớc thải chăn nuôi đặc biệt ô nhiễm hàm lượng chất xơ, nitơ photpho Giải vấn đề có mơi trường sinh thái ổn định cho đời sống người dân, gắn việc phát triển kinh tế với bảo vệ môi trường Giúp người dân yên tâm với nghề truyền thống có thu nhập cao ổn định, mơi trường đảm bảo khơng nhiễm Đó thông điệp mong muốn đề tài “Tuyển chọn vi sinh vật địa nhằm ứng dụng xử lý nước thải làng nghề nấu rượu Đại Lâm, xã Tam Đa, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh” Mục tiêu đề tài: Tuyển chọn chủng vi sinh vật hiếu khí địa có khả xử lý hợp chất hữu nitơ nước thải làng nghề nấu rượu Đại Lâm Nội dung nghiên cứu: Nội dung 1: Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật hữu hiệu - Phân lập chủng vi khuẩn hiếu khí - Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả phân hủy tốt hợp chất hữu Nội dung 2: Nghiên cứu số đặc điểm sinh học, phân loại đến loài chủng đƣợc tuyển chọn - Đặc điểm hình thái khuẩn lạc, tế bào - Khả sử dụng nguồn đường, nguồn nitơ - Phân loại vi khuẩn phương pháp sinh học phân tử - Nghiên cứu ảnh hưởng số điều kiện môi trường nuôi cấy đến khả phát triển chủng vi khuẩn: nhiệt độ, pH, môi trường dinh dưỡng, nguồn cacbon, … Nội dung 3: Thử nghiệm khả xử lý nƣớc thải - Thử nghiệm xử lý gián đoạn, ứng dụng vi sinh vật - Thử nghiệm xử lý liên tục, ứng dụng vi sinh vật PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ LÀNG NGHỀ ĐẠI LÂM 1.1.1 Sơ lƣợc vị trí địa lý kinh tế xã hội Làng nghề Đại Lâm thuộc xã Tam Đa, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh Xã Tam Đa chạy dài khoảng 6km dọc theo bờ Nam sông Cầu, cách trung tâm huyện Yên Phong khoảng 10km phía Đơng Bắc Đây miền đồng sơng nước, nhiều ao hồ, có diện tích tự nhiên 818,92ha - Phía Bắc giáp xã Dũng Liệt - Phía Nam giáp xã Vạn An (thuộc thành phố Bắc Ninh) - Phía Tây giáp xã Thụy Hịa xã Đơng Phong - Phía Đơng sơng Cầu, phía Bắc sơng xã Tiên Sơn, thuộc huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang Xã gồm thôn Phấn Động, Đại Lâm, Thọ Đức Đức Lý với số dân khoảng 13.000 người, 3.106 hộ Trong công đổi mới, hoạt động kinh tế Tam Đa có bước chuyển dịch mạnh mẽ sang sản xuất hàng hóa Ngồi việc trồng lương thực có suất cao, nhân dân làng phát triển nhiều nghề thủ công sản xuất đồ mây tre, nghệ mộc, phát triển chăn nuôi lơn kết hợp với nấu rượu, chế biến lương thực (như mỳ, đậu phụ), phát triển ngành dịch vụ Các cơng trình trường học, trạm xã, nhà làm việc UBND xã xây dựng kiên cố khang trang 1.1.2 Đặc điểm nƣớc thải Đại Lâm Làng Đại Lâm nằm hai bên bờ đê phía Nam sông Cầu, tiếng với nghề nấu rượu Số hộ nấu kinh doanh rượu có khoảng 150 hộ nấu rượu sắn khô khoảng 300 hộ nấu rượu gạo (nếp tẻ) Rượu gạo, rượu sắn Đại Lâm sản xuất theo phương pháp thủ công, cổ truyền, bí dịng họ, tính chất hộ gia đình đơn lẻ, vốn đầu tư nhỏ, lao động thủ cơng chính, thiếu thiết bị cơng nghệ đại, nên chưa tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu sản xuất, dụng cụ nấu rượu thơ sơ người thợ thủ công chế tạo Để sản xuất rượu, người dân Đại Lâm phải sử dụng nguyên liệu gạo, sắn, men thuốc bắc, nước nhiên liệu than Theo điều tra Nguyễn Thu Hiền (2015), năm họ sử dụng: 293825 kg sắn, 4106250 kg gạo, 87162 kg men bắc, 254222 m3 nước 4358 than, nên lượng chất thải thải môi trường lớn Ngoài ra, hầu hết hộ kết hợp với chăn nuôi lợn để tận dụng bã rượu, trung bình hộ ni từ 10 đến 20 lợn [4] Như vậy, nước thải làng nghề Đại Lâm bao gồm: - Phát sinh từ nước thải sinh hoạt hàng ngày hộ dân bao gồm trình ăn uống, tắm giặt, vệ sinh cá nhân… - Phát sinh tùy q trình nấu rượu: Có nguồn chính: + Nước thải từ q trình ngâm sắn gạo: Trong trình sản xuất rượu sắn người dân thường ngâm sắn 4-5 tiếng để sắn mềm bớt độc chất bên trong, trình sản xuất rượu gạo gạo thường ngâm tiếng trước cho vào nấu + Nước thải phát sinh trình trao đổi nhiệt bể làm mát để ngưng tụ rượu làm phần nước bể bị bốc Tuy nhiên lượng nước bốc không đáng kể Thông thường nhiệt độ bể làm mát cao, người dân thường xả bớt nước nóng bổ sung nước lạnh vào để làm mát Nước thải từ trình tương đối thường người dân tận dụng lại để nấu thức ăn cho lơn, dung để sinh hoạt rửa rau cỏ… - Phát sinh từ q trình chăn ni lợn: Nước thải phát sinh từ q trình chăn ni chủ yếu nước vệ sinh chuồng có lẫn phân nước tiểu Nguồn nước có thành phần chất hữu vi sinh vật cao nên gây ảnh hưởng đến môi trường không người xử lý Đa phần nước thải chưa qua xử lý đổ trực tiếp vào ao hồ theo cống rãnh dẫn sông Cầu Một số hộ có xử lý sơ qua bể biogas trước thải mơi trường Bên cạnh đó, hệ thống sở hạ tầng thơn xã cịn thiếu, chưa đồng làm cho tình trạng nhiễm mơi trường ngày trở nên trầm trọng Với lưu lượng nước phát thải làng nghề nấu rượu Đại lâm có 398 hộ làm nghề nấu rượu với tổng số dân khoảng 5000 người với tiêu nhu cầu khồng 50 lít/người/ngày tổng lượng nước sinh hoạt cấp vào khoảng 250m3 lượng nước phát thải khoảng 80% tổng nước thải sinh hoạt 200m3 Để sản xuất 11.480 lít rượu/ngày cần sử dụng tổng lượng nước phát sinh từ trình ngâm sắn rửa sắn làng Đại Lâm vào khoảng 1,38 m3, trình ngâm gạo 33,75 m3 khoảng 3,4-4,0 m3/ngày nước thải chăn nuôi tùy theo thời điểm số chăn nuôi gia súc: Tổng chất rắn lơ lửng cao đo vượt từ 2,47 đến 3,06 lần, hàm lượng COD vượt từ đến 4,0 lần, BOD5 vượt từ 1,48 đến 2,42 lần; Hàm lượng tổng N vượt 2,02 đến 3,43 lần so Amoni 7,1 đến 11,5 lần, Coliform cao gấp từ 10-20 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT [2] 1.2 ỨNG DỤNG VI SINH VẬT XỬ LÝ NƢỚC THẢI GIẦU HỮU CƠ Tại sở chế biến tinh bột, làng nghề sản xuất bún, làng nghề rượu nước thải chứa lượng lớn chất hữu Những hợp chất nước thải với hàm lượng cao thường thuận lợi cho trình xử lý nước thải biện pháp sinh học 10 sinh trưởng tạo sinh khối chủng, với giá trị OD600nm thu ba chủng 1,051-1,353 đơn vị Trong đó, tốc độ lắc tốt 140 vòng/phút Bảng 3.17 Ảnh hưởng tốc độ lắc đến khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn Tốc độ lắc Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến khả (vòng/phút) sinh trƣởngphát triển chủng vi khuẩn (OD600nm) BH1 BH2 BH3 100 1,231 1,335 1,053 140 1,334 1,353 1,151 180 1,134 1,253 1,051 220 1,161 1,153 1,024 Hình 3.17 Ảnh hưởng tốc độ lắc đến trình sinh trưởng, phát triển chủng BH2 3.3.8 Ảnh hưởng thời gian lên men đến khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn Thời gian lên men có ý nghĩa quan trọng công nghệ sản xuất sản phẩm trao đổi chất từ vi sinh vật Thời gian lên men sử dụng để tính tốn thông số kỹ thuật, làm sở xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm trao đổi chất, sinh khối tế bào vi sinh vật Do tế bào sinh trưởng đến lượng sinh khối định sau tạo sản phẩm thứ cấp, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng thời gian lên men đến phát triển chủng vi khuẩn, kết thể bảng 3.18 Bảng 3.18 Ảnh hưởng thời gian lên men đến khả sinh trưởng, phát triển chủng vi khuẩn mơi trường thích hợp Thời gian lên men (giờ) Ảnh hƣởng thời gian lên men đến khả sinh trƣởng, phát triển chủng vi khuẩn (OD600nm) BH1 BH2 BH3 0,090 0,070 0,072 0,220 0,240 0,180 41 0,544 0,644 0,244 12 1,182 1,282 0,782 18 1,234 1,301 0,978 24 1,368 1,363 1,151 30 1,324 1,310 1,187 36 1,321 1,289 1,143 Kết bảng 3.18 cho thấy, mật độ tế bào vi khuẩn dịch lên men chủng BH1 BH2 đạt cực đại thời điểm 24 lên men với giá trị OD600nm từ 1,363-1,368 đơn vị, chủng BH3 sau 30 lên men OD600nm đạt 1,187 đơn vị; tương ứng với cuối pha phát triển giai đoạn đầu pha cân động học phát triển vi khuẩn Khi kéo dài thời gian lên men, sinh khối khơng tăng mà có xu hướng giảm Vì vậy, thời gian kết thúc lên men chủng BH1, BH2 24 chủng BH3 30 3.4 Thử nghiệm khả xử lý nƣớc thải 3.4.1 Xử lý gián đoạn, ứng dụng vi sinh vật tuyển chọn (PTN) Bước đầu đánh giá khả xử lý nước thải cách bổ sung dịch lên men chủng vi khuẩn vào nước thải làng nghế nấu rượu để đánh giá hiệu trình xử lý thông qua thông số: COD, BOD5, tổng nitơ so sánh với mẫu không bổ sung vi sinh vật Thể tích nước thải 300 ml, lượng vi sinh vật bổ sung ml chủng, sau 24 giờ, kết thể bảng 3.19 Bảng 3.19 Đánh giá hiệu xử lý nước thải chủng vi khuẩn xử lý theo mẻ Thông số Đầu Khơng có chủng Hỗn hợp chủng vào QCVN 40:2011/BTNMT Đầu Hiệu suất (%) Đầu Hiệu suất (%) A B COD (mg/l) 1450 281,3 85,45 81,2 94,4 75 150 BOD5 (mg/l) T-N (mg/l) 1240 111,72 117,8 33,41 90,5 70,1 31,0 23,2 97,5 79,6 30 20 50 40 Kết thể bảng 3.19 cho thấy, nước thải có mặt ba chủng vi khuẩn đem lại hiệu xử lý rõ rệt so với không bổ sung Chỉ số COD, BOD 5, Nitơ tổng mẫu bổ sung vi khuẩn giảm rõ rệt so với mẫu không bổ sung với hiệu suất 94,4%, 97,5% 79,6%, mẫu khơng bổ sung số 85,45%; 90,5% 70,1% Với mẫu bổ sung chế phẩm chứa chủng vi khuẩn, số phân tích đạt tiêu chuẩn loại B, hai số BOD COD đạt tiêu chuẩn loại A Như bước đầu sử dụng chủng vi khuẩn có hiệu việc loại bỏ hợp 42 chất hữu khó tan, giá trị COD, BOD, đáp ứng với QCVN 40:2011/BTNMT Trong nghiên cứu Wang cộng (2008) [29], số chủng vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas, Bacillus sử dụng loại bỏ phospho, nitơ từ nước hồ Hiệu loại bỏ tổng cacbon hữu cơ, tổng nitơ tổng phospho 80,2%, 81,6%, 86,8% Hình 3.18 Các bình sau trình lên men Hình 3.19 Kết sau trình xử lý chủng vi khuẩn nước thải có sử dụng chủng vi khuẩn 3.4.2 Thử nghiệm xử lý liên tục, ứng dụng vi sinh vật tuyển chọn (20 lít) - Quy mơ 100 lít (thể tích thực 60 lít) vận hành liên tục (hình 3.20) - Thời gian lưu nước: - Bổ sung 30 ml hỗn hợp chủng vi khuẩn nồng độ 108 CFU/ml (mỗi loại 10 ml, tương đương nồng độ vi khuẩn bổ sung 105 CFU/ml) - Khuấy với vận tốc 120 vòng/phút 4 Xơ chứa nước thải Thùng xử lý hiếu khí Xơ lắng Máy khuấy Hình 3.20 Modul xử lý liên tục 60 lít Hệ thống vận hành ngày, với ngày đầu hoạt hóa hệ thống Từ ngày xử lý thứ bắt đầu lấy mẫu phân tích lần/ngày (từ 15-19/12/2019), kết trung bình thể bảng 3.20 43 Bảng 3.20 Kết phân tích chất lượng nước sau xử lý liên tục quy mơ 60 lít Thơng số Đầu vào Khơng có chủng Đầu Hiệu suất (%) Hỗn hợp chủng Đầu QCVN 40:2011/ Hiệu suất BTNMT (%) (cột B) COD (mg/l) 1435±21 277,3±17 80,68 89,8±10 93,74 150 BOD5 (mg/l) T-N (mg/l) 1120±23 109±11 154,8±12 33,0±6 86,18 69,73 36,0±5 27,1±5 96,79 75,15 50 40 Qua thử nghiệm mơ hình xử lý liên tục nước thải làng nghề Đại Lâm với chủng BH1, BH2, BH3; kết cho thấy nước thải đầu đạt loại A QCVN 40:2011/BTNMT Như vậy, bước đầu đề tài đưa kết luận: qua thử nghiệm xử lý chủng Bacillus sp BH1, Bacillus sp BH2 Pseudomonas sp BH3 chứng tỏ phù hợp để xử lý nước thải làng nghề Đại Lâm giầu hữu nitơ, làm tăng hiệu suất xử lý nước thải đầu ổn định, đạt yêu cầu xử lý 44 KẾT LUẬN - Từ mẫu nước thải phân lập 35 chủng vi khuẩn hiếu khí Đã tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả phân hủy tốt hợp chất hữu cơ: tinh bột, protein, cellulose - Ba chủng tuyển chọn nghiên cứu số đặc điểm sinh học phân loại phân tích trình tự gen, so sánh đăng ký GenBank, chủng định tên Bacillus sp BH1 (MN519478), Bacillus sp BH2 (MN519479), Peudomonas sp BH3 (MN519480) - Chủng Bacillus sp BH1 Bacillus sp BH2: môi trường nhân giống KB, môi trường lên men LM, nguồn cacbon đường vàng, nguồn nitơ bột đậu tương, nhiệt độ 37oC, pH 7.0, tỷ lệ cấp giống 1%, tốc độ lắc 140 vòng/phút, thời gian lên men 24 - Chủng Pseudomonas sp BH3: môi trường nhân giống KB, môi trường lên men LM, nguồn cacbon glucose, nguồn nitơ bột nấm men, nhiệt độ 37oC, pH 7.0, tỷ lệ cấp giống 1%, tốc độ lắc 140 vòng/phút, thời gian lên men 30 - Bước đầu sử dụng chủng Bacillus sp BH1, Bacillus sp BH2 Pseudomonas sp BH3 có hiệu việc loại bỏ hợp chất hữu nitơ nước thải làng nghề nấu rượu Đại Lâm Các giá trị COD, BOD5, T-N đạt giới hạn quy định QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Việt Anh (2016) Báo động ô nhiễm môi trường làng nghề Trường ĐH Nông lâm Thái Nguyên Sở Tài nguyên môi trường tỉnh Bắc Ninh (2016) Báo cáo trạng môi trường tỉnh Bắc Ninh năm, giai đoạn 2010 – 2015 Egorov N.X.,1983 Thực hành vi sinh vật (Nguyền Lân Dũng dịch) NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Thu Hiền (2015) Luận văn thạc sĩ khoa học Anson ML (1938) The estimation of pepsin, trypsin, papain and cathepsin with hemoglobin Journal Physiol 22: 79-89 Baez A, J Shiloach (2014) Effect of elevated oxygen concentration on bacteria, yeasts, and cells propagated for production of biological compounds Microbial Cell Factories 13(1) Bergey‟s Manual of Systematic Bacteriology (1989) Williams & Wilkins, Baltimore, USA Choi YS, Hong SW, Kim SJ, Chung IH, (2002) Development ofa biological process for livestock wastewater treatment using a technique for predominant out growth of Bacillus species Water Science and Technology 45 (12) :71–78 Crawford DL, RL Crawford (1999) Microbial degredation of ligno-cellulose, Environ Microbiol 31: 714- 777 10 Deng SB, Bai RB, Hu XM, Luo Q, (2003) Characteristics of a bioflocculant produced by Bacillus mucilaginosus and its use in starch wastewater treatment Appl Microbiol Biotechnol 60: 588–593 11 Drouin M, Lai CK, Tyagi RD, Surampalli RY (2008) Bacillus licheniformis proteases as high value added products Water science Technology 57(3): 423-429 12 Harish D, Kamla Chaudhary (2011) Production of Bacillus thuringiensis S6 biomass using different cheap nitrogen sources Acta Agriculturae Serbica 16(31):38 46 13 Hitoshi K, Takanari S, Kazuhiko N, Kosuke T (1988) An enzymatic method for the α-amylase assay which comprises a new procedure for eliminating glucose and maltose in biological fluids Clinica Chimica Acta 172(2-3):131-139 14 Kim JK, Park KJ, Cho KS, Nam SW, Park TJ, Bajpai R, (2005) Aerobic nitrification–denitrification by heterotrophic Bacillus strains Bioresource Technology 96: 1897–1906 15 Lalloo R, Maharajh D, Görgens J, Gardiner N, Görgens JF, (2009) High-Density Spore Pro‐ duction of B cereus Aquaculture Biological Agent by Nutrient Supplementation Appl Microbiol Biotechnol 83: 59-66 16 Lalloo R, Ramchuran S, Ramduth D, Görgens J, Gardiner N, (2007) Isolation and Selection of Bacillus spp as Potential Biological Agents for Enhancement of Water Quality in Culture of Ornamental Fish J Appl Microbiol 103: 1471–1479 17 Li YY, Xu YX, Li WH, Yang Y, Wang L, Yu J, Wang CJ, Li XH (2019) Study on Optimizing Nutrition and Fermentation Conditions for Compound Bacillus spp American J Molecular Biology 9: 75-84 18 Lin Y, Tanaka S, Kong H, (2006) Characterization of a Newly Isolated Heterotrophic Nitri‐ fying Bacterium Water Pr Tech 1, DOI: 10.2.2166 WPT.2006052 19 Martienssen M, Schöps R, (1999) Population Dynamics of Denitrifying Bacteria in a Model Biocommunity Water Research 33: 639-646 20 Miller GL (1959) Use of dinitrosalicyclic acid reagent for determination of reducing sugar Biotechnol Bioengineer Symposium 5: 193-219 21 Moriarity DJW Disease Control in Shrimp Aquaculture with Probiotic Bacteria, (1999) In: Bell CR, Brylinsky M, Johnson-Green P (eds.) Proceedings of the Eighth Internation‐ al Symposium on Microbial Ecology, Halifax, NS, Canada Atlantic Canada Society Microbial Ecology: 237–244 22 Rsenberg SL (1978) Cellulose and lignocelluose degredation by thermophilic and thermotolerances fungi Mycologia 70(1) 23 Ryu DD, Mandels M (1980) Cellulases: Biosynthesis and Applications Enzyme Microbiol Technol 2:92-102 47 24 Sakai K, Ikehata Y, Ikenaga Y, Wakayama M, (1996) Nitrite Oxidation by Heterotrophic Bacteria under Various Nutritional and Aerobic Conditions J Fermentat Bioengineer 82: 613–617 25 Sakai K, Nakamura K, Wakayama M, Moriguchi M, (1997) Change in Nitrite Conversion Direction from Oxidation to Reduction in Heterotrophic Bacteria Depending on the Aeration Conditions J Fermentat Bioengineer 86: 47-52 26 Sambrook J, Russell DW, (2001) Molecular cloning A laboratory manual, 3rd ed Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY 27 Sanders ME, Morelli L, Tompkins TA, (2003) Sporeformers as Human Probiotics: Bacillus, Sporolactobacillus and Brevibacillus Comprehensive Reviews Food Science and Food Safety 2: 101-110 28 Singh V, Haque S, Niwas R, Srivastava A, Pasupuleti M, Tripathi CKM (2017) Strategies for Fermentation Medium Optimization: An In-Depth Review Front Microbiol 7:2087 doi: 10.3389/fmicb.2016.02087 29 Wang L, Huang LJ, Yun LJ, Tang F, Zhao JH, Liu YQ, Zeng X, Luo QF, (2008) Removal of nitrogen, phosphorus, and organic pollutants from water using seeding type immobilized microorganisms Biomedical and Environmental Sciences 21(2):150-156 30 Yanjun T, Yixiao F, Jianjun L, Xiangying Z, Wei C (2016) Effect of nitrogen, carbon sources and agitation speed on acetoin production of Bacillus subtilis SF4-3 Electronic J Biotechnology 19: 41-49 31 Zheng Y, Ye ZL, Fang XL, Li YH, Cai WM (2008) Production and characteristics of a bioflocculant produced by Bacillus sp F19 Bioresour Technol 99(16): 76867691 32 Zhong J, Zhang X, Ren Y, Yang J, Tan H, Zhou J (2014) Optimization of Bacillus subtilis cell growth effecting jiean-peptide production in fed batch fermentation using central composite design Electronic J Biotechnol 17: 132–136 doi: 10.1016/j.ejbt.2014.04.010 48 PHỤ LỤC Bacillus sp (in: Bacteria) strain BH1 16S ribosomal RNA gene, partial sequence GenBank: MN519478.1 FASTA Graphics Go to: LOCUS MN519478 1045 bp DNA linear BCT 05-OCT-2019 DEFINITION Bacillus sp (in: Bacteria) strain BH1 16S ribosomal RNA gene, partial sequence ACCESSION MN519478 VERSION MN519478.1 KEYWORDS SOURCE Bacillus sp (in: Bacteria) ORGANISM Bacillus sp (in: Bacteria) Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus REFERENCE (bases to 1045) AUTHORS Hieu,N.V., Van,D.T., Lien,N.T and Thao,P.T TITLE Studying and isolating microorganisms strains applied to wastewater treatment JOURNAL Unpublished REFERENCE (bases to 1045) AUTHORS Hieu,N.V., Van,D.T., Lien,N.T and Thao,P.T TITLE Direct Submission JOURNAL Submitted (30-SEP-2019) Soil Microbiology, Institute Biotechnology, 18 Hoang Quoc Viet, Cau Giay, Ha Noi 084, Viet Nam COMMENT Sequences were screened for chimeras by the submitter using CLC Main Workbench 8.1 ##Assembly-Data-START## Sequencing Technology :: Sanger dideoxy sequencing ##Assembly-Data-END## FEATURES Location/Qualifiers source 1045 /organism="Bacillus sp (in: Bacteria)" /mol_type="genomic DNA" /strain="BH1" 49 /isolation_source="wastewater" /db_xref="taxon:1409" /country="Viet Nam: Bac Ninh, Dai Lam" /collection_date="Jun-2019" /PCR_primers="fwd_name: 27F, fwd_seq: taacacatgcaagtcgaacg, rev_name: 1492, rev_seq: ggtgtgacgggcggtgtgta" rRNA 1045 /product="16S ribosomal RNA" ORIGIN aacctgcctg taagactggg ataactccgg gaaaccgggg ctaataccgg atggttgtct 61 gaaccgcatg gttcagacat aaaaggtggc ttcggctacc acttacagat ggacccgcgg 121 cgcattagct agttggtgag gtaacggctc accaaggcga cgatgcgtag ccgacctgag 181 agggtgatcg gccacactgg gactgagaca cggcccagac tcctacggga ggcagcagta 241 gggaatcttc cgcaatggac gaaagtctga cggagcaacg ccgcgtgagt gatgaaggtt 301 ttcggatcgt aaagctctgt tgttagggaa gaacaagtgc cgttcaaata gggcggcacc 361 ttgacggtac ctaaccagaa agccacggct aactacgtgc cagcagccgc ggtaatacgt 421 aggtggcaag cgttgtccgg aattattggg cgtaaagggc tcgcaggcgg tttcttaagt 481 ctgatgtgaa agcccccggc tcaaccgggg agggtcattg gaaactgggg aacttgagtg 541 cagaagagga gagtggaatt ccacgtgtag cggtgaaatg cgtagagatg tggaggaaca 601 ccagtggcga aggcgactct ctggtctgta actgacgctg aggagcgaaa gcgtggggag 661 cgaacaggat tagataccct ggtagtccac gccgtaaacg atgagtgcta agtgttaggg 721 ggtttccgcc ccttagtgct gcagctaacg cattaagcac tccgcctggg gagtacggtc 781 gcaagactga aactcaaagg aattgacggg ggcccgcaca agcggtggag catgtggttt 841 aattcgaagc aacgcgaaga accttaccag gtcttgacat cctctgacaa tcctagagat 901 aggacgtccc cttcgggggc agaatgacag gtggtgcatg gttgtcgtca gctcatgtcc 961 tgaaatgttg ggttaagtcc cgcaacgagc ccaaccctgg atcttagttg ccagcattca 1021 attgggcact ctaaggtgac tgccg // 50 Bacillus sp (in: Bacteria) strain BH2 16S ribosomal RNA gene, partial sequence GenBank: MN519479.1 FASTA Graphics Go to: LOCUS MN519479 1035 bp DNA linear BCT 05-OCT-2019 DEFINITION Bacillus sp (in: Bacteria) strain BH2 16S ribosomal RNA gene, partial sequence ACCESSION MN519479 VERSION MN519479.1 KEYWORDS SOURCE Bacillus sp (in: Bacteria) ORGANISM Bacillus sp (in: Bacteria) Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus REFERENCE (bases to 1035) AUTHORS Hieu,N.V., Van,D.T., Lien,N.T and Thao,P.T TITLE Studying and isolating microorganisms strains applied to wastewater treatment JOURNAL Unpublished REFERENCE (bases to 1035) AUTHORS Hieu,N.V., Van,D.T., Lien,N.T and Thao,P.T TITLE Direct Submission JOURNAL Submitted (30-SEP-2019) Soil Microbiology, Institute Biotechnology, 18 Hoang Quoc Viet, Cau Giay, Ha Noi 084, Viet Nam COMMENT Sequences were screened for chimeras by the submitter using CLC Main Workbench 8.1 ##Assembly-Data-START## Sequencing Technology :: Sanger dideoxy sequencing ##Assembly-Data-END## FEATURES Location/Qualifiers source 1035 /organism="Bacillus sp (in: Bacteria)" /mol_type="genomic DNA" /strain="BH2" /isolation_source="wastewater" /db_xref="taxon:1409" 51 /country="Viet Nam: Bac Ninh, Dai Lam" /collection_date="Jun-2019" /PCR_primers="fwd_name: 27F, fwd_seq: taacacatgcaagtcgaacg, rev_name: 1492, rev_seq: rRNA ggtgtgacgggcggtgtgta" 1035 /product="16S ribosomal RNA" ORIGIN gttagcggcg gacgggtgag taacacgtgg gtaacctgcc tgtaagactg ggataactcc 61 gggaaaccgg ggctaatacc ggatggttgt ctgaaccgca tggttcagac ataaaaggtg 121 gcttcggcta ccacttacag atggacccgc ggcgcattag ctagttggtg aggtaacggc 181 tcaccaaggc gacgatgcgt agccgacctg agagggtgat cggccacact gggactgaga 241 cacggcccag actcctacgg gaggcagcag tagggaatct tccgcaatgg acgaaagtct 301 gacggagcaa cgccgcgtga gtgatgaagg ttttcggatc gtaaagctct gttgttaggg 361 aagaacaagt gccgttcaaa tagggcggca ccttgacggt acctaaccag aaagccacgg 421 ctaactacgt gccagcagcc gcggtaatac gtaggtggca agcgttgtcc ggaattattg 481 ggcgtaaagg gctcgcaggc ggtttcttaa gtctgatgtg aaagcccccg gctcaaccgg 541 ggagggtcat tggaaactgg ggaacttgag tgcagaagag gagagtggaa ttccacgtgt 601 agcggtgaaa tgcgtagaga tgtggaggaa caccagtggc gaaggcgact ctctggtctg 661 taactgacgc tgaggagcga aagcgtgggg agcgaacagg attagatacc ctggtagtcc 721 acgccgtaaa cgatgagtgc taagtgttag ggggtttccg ccccttagtg ctgcagctaa 781 cgcattaagc actccgcctg gggagtacgg tcgcaagact gaaactcaaa ggaattgacg 841 ggggcccgca caagcggtgg agcatgtggt ttaattcgaa gcaacgcgaa gaaccttacc 901 aggtcttgac atcctctgac aatcctagag ataggacgtc cccttcgggg gcaaagtgac 961 aggtggtgca tggttgtcgt cagctcgtgt cctgagatgt tgggttaagt cccgcaacga 1021 gcgcaaccct tgatc // 52 Pseudomonas sp strain BH3 16S ribosomal RNA gene, partial sequence GenBank: MN519480.1 FASTA Graphics Go to: LOCUS MN519480 742 bp DNA linear BCT 05-OCT-2019 DEFINITION Pseudomonas sp strain BH3 16S ribosomal RNA gene, partial sequence ACCESSION MN519480 VERSION MN519480.1 KEYWORDS SOURCE Pseudomonas sp ORGANISM Pseudomonas sp Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Pseudomonadales; Pseudomonadaceae; Pseudomonas; unclassified Pseudomonas REFERENCE (bases to 742) AUTHORS Hieu,N.V., Van,D.T., Lien,N.T and Thao,P.T TITLE Studying and isolating microorganisms strains applied to wastewater treatment JOURNAL Unpublished REFERENCE (bases to 742) AUTHORS Hieu,N.V., Van,D.T., Lien,N.T and Thao,P.T TITLE Direct Submission JOURNAL Submitted (30-SEP-2019) Soil Microbiology, Institute Biotechnology, 18 Hoang Quoc Viet, Cau Giay, Ha Noi 084, Viet Nam COMMENT Sequences were screened for chimeras by the submitter using CLC Main Workbench 8.1 ##Assembly-Data-START## Sequencing Technology :: Sanger dideoxy sequencing ##Assembly-Data-END## FEATURES source Location/Qualifiers 742 /organism="Pseudomonas sp." /mol_type="genomic DNA" /strain="BH3" /isolation_source="wastewater" 53 /db_xref="taxon:306" /country="Viet Nam: Bac Ninh, Dai Lam" /collection_date="Jun-2019" /PCR_primers="fwd_name: 27F, fwd_seq: taacacatgcaagtcgaacg, rev_name: 1492, rev_seq: ggtgtgacgggcggtgtgta" rRNA 742 /product="16S ribosomal RNA" ORIGIN gtgaaagccc cgggctcaaa cctgggaact gcatccaaaa actggcaagc tagagtacgg 61 tagagggtgg tggaatttcc tgtgtagcgg tgaaatgcgt agatatagga aggaacaccc 121 agtggcgaag gcgaccaccc tggactgata ctgacactga ggtgcgaaag cgtggggagc 181 aaacaggatt agataccctg gtagtccacg ccgtaaacga tgtcaactag ccgttggaat 241 ccttgagatt ttagtggcgc agctaacgca ttaagttgac cgcctgggga gtacggccgc 301 aaggttaaaa ctcaaatgaa ttgacggggg cccgcacaag cggtggagca tgtggtttaa 361 ttcgaagcaa cgcgaagaac cttaccaggc cttgacatgc agagaacttt ccagagatgg 421 attggtgcct tcgggaactc tgacacaggt gctgcatggc tgtcgtcagc tcgtgtcgtg 481 agatgttggg ttaagtcccg taacgagcgc aacccttgtc cttagttacc agcacgttat 541 ggtgggcact ctaaggagac tgccggtgac aaaccggagg aaggtgggga tgacgtcaag 601 tcatcatggc ccttacggcc tgggctacac acgtgctaca atggtcggta cagagggttg 661 ccaagccgcg aggtggagct aatctcacaa aaccgatcgt agtccggatc gcagtctgca 721 actcgactgc gtgaagtcgg aa // Thông số điều kiện Bacillus sp BH1 Bacillus sp BH2 Pseudomonas sp BH3 Môi trường nhân giống KB KB KB Môi trường lên men LM LM LM Nguồn cacbon Đường vảng Đường vảng Glucose Nguồn nitơ Bột đậu tương Bột đậu tương Bột nấm men nuôi 54 Nhiệt độ (oC) 37 37 37 pH 7,0 7,0 7,0 Tỷ lệ cấp giống (%) 1 Tốc độ lắc (v/p) 140 140 140 Thời gian lên men (h) 24 24 30 55 ... tài ? ?Tuyển chọn vi sinh vật địa nhằm ứng dụng xử lý nước thải làng nghề nấu rượu Đại Lâm, xã Tam Đa, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh” Mục tiêu đề tài: Tuyển chọn chủng vi sinh vật hiếu khí địa. .. khả xử lý nƣớc thải 3.4.1 Xử lý gián đoạn, ứng dụng vi sinh vật tuyển chọn (PTN) Bước đầu đánh giá khả xử lý nước thải cách bổ sung dịch lên men chủng vi khuẩn vào nước thải làng nghế nấu rượu. .. nghiệm khả xử lý nƣớc thải - Thử nghiệm xử lý gián đoạn, ứng dụng vi sinh vật - Thử nghiệm xử lý liên tục, ứng dụng vi sinh vật PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ LÀNG NGHỀ ĐẠI LÂM 1.1.1