Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định quy mô hợp lý của các công trình tiêu nước bổ sung trên địa bàn huyện thanh liêm tỉnh hà nam

LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Tăng Thị Chính, Trưởng phịng Vi sinh vật mơi trường, Viện Cơng nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; PGS TS Vũ Đức Tồn, Khoa Mơi trường, Trường Đại học Thủy Lợi tận tình hướng dẫn em suốt trình thực luận văn hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn tới đồng nghiệp cơng tác Phịng Vi sinh vật môi trường, Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn tới giảng viên Khoa Môi trường, Trường Đại học Thủy Lợi giảng dạy suốt trình học tập Em xin cảm ơn gia đình, tập thể lớp 21KHMT21 động viên, khuyến khích, giúp đỡ em thời gian thực luận văn Trong q trình thực hồn thành luận văn tốt nghiệp thời gian kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến, bảo tận tình q thầy để khóa luận hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Học viên Vũ Lê Minh năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tên : Vũ Lê Minh Mã số học viên : 138.440.301.021 Lớp : 21KHMT21 Chuyên ngành : Khoa học Mơi trường Mã số : 60-85-02 Khóa học : K21 (2013 - 2015) Tôi xin cam đoan luận văn tơi thực hướng dẫn PGS TS Tăng Thị Chính PGS TS Vũ Đức Toàn với tên đề tài “Nghiên cứu q trình tích hợp vi khuẩn nitrat hóa vật liệu mang để chuyển hóa amoni nước ngầm xã Tân Lập, Đan Phượng, Hà Nội” Đây luận văn nghiên cứu mới, không trùng lặp với luận văn trước đây, khơng có chép luận văn khác Nội dung luận văn thể theo quy định; tài liệu, tư liệu nghiên cứu sử dụng luận văn trích dẫn nguồn Nếu xảy vấn đề với nội dung luận văn này, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm theo quy định./ NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN Vũ Lê Minh i MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết Luận văn Mục đích Luận văn .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu Kết đạt CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .4 1.1 Nguồn gốc ô nhiễm amoni nước ngầm 1.1.1 Sự tồn hợp chất nitơ tự nhiên 1.1.2 Nguồn gốc ô nhiễm 1.1.3 Ô nhiễm amoni nước ngầm .7 1.2 Hiện trạng ô nhiễm amoni nước ngầm Việt Nam .7 1.3 Khái quát số phương pháp xử lý amoni nước ngầm .8 1.3.1 Phương pháp Clo hoá 1.3.2 Phương pháp kiềm hóa làm thoáng 1.3.3 Phương pháp ozon hoá với xúc tác brom 1.3.4 Phương pháp trao đổi ion 10 1.3.5 Phương pháp sinh học .11 1.4 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni Việt Nam .14 1.5 Cơ chế phương pháp xử lý amoni sử dụng vi khuẩn nitrat hóa 15 1.5.1 Vi khuẩn nitrat hóa 15 ii 1.5.2 Đặc điểm phân bố vi khuẩn nitrat hóa 15 1.5.3 Đặc điểm sinh lý vi khuẩn nitrat hóa 16 1.5.4 Q trình nitrat hóa 16 1.5.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình nitrat hóa .19 1.5.6 Khả bám dính 21 1.6 Đặc điểm khu vực nghiên cứu .21 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Vật liệu nghiên cứu 25 2.1.1 Vi khuẩn nitrat hóa 25 2.1.2 Nước ngầm 25 2.1.3 Vật liệu mang 25 2.1.4 Thiết bị, dụng cụ nghiên cứu 26 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 29 2.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển vi khuẩn nitrat hóa 29 2.2.3 Tối ưu hóa theo phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) 30 2.2.4 Tích hợp vi khuẩn lên chất mang 31 2.2.5 Thử nghiệm xử lý nước ngầm phịng thí nghiệm 32 2.2.6 Phương pháp vi sinh 32 2.2.7 Phương pháp phân tích số tiêu nước 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Tuyển chọn vi khuẩn nitrat hóa 38 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình sinh trưởng phát triển chủng vi khuẩn nitrat hóa 44 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 45 3.2.2 Ảnh hưởng pH 46 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ nguồn cacbon vô .48 3.3 Tối ưu hóa yếu tố phương pháp bề mặt đáp ứng 49 iii 3.3.1 Chọn miền khảo sát 49 3.3.2 Thiết lập mơ hình 50 3.4 Tích hợp vi khuẩn nitrat hóa lên vật liệu mang .54 3.5 Thử nghiệm vật liệu mang tích hợp vi khuẩn nitrat hóa xử lý nước ngầm 57 3.5.1 Kết phân tích mẫu nước ngầm khu vực nghiên cứu 57 3.5.2 Đánh giá khả xử lý nước ngầm vật liệu mang 58 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 62 Kết luận .62 Kiến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 iv DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 So sánh ưu, nhược điểm phương pháp xử lý amoni môi trường nước .12 Bảng 1.2 Hàm lượng amoni sau xử lý số nhà máy cấp nước Hà Nội 22 Bảng 2.1 Bảng bố trí thí nghiệm theo thiết kế Box - Behnken .31 Bảng 2.2 Hóa chất lập đường chuẩn xác định amoni theo phương pháp Nessler 34 Bảng 2.3 Dãy dung dịch đường chuẩn xác định nồng độ nitrit .35 Bảng 2.4 Dãy dung dịch đường chuẩn xác định nồng độ nitrat .37 Bảng 3.1 Giá trị mã hóa thực nghiệm yếu tố thực nghiệm mật độ vi khuẩn nitrat hóa 50 Bảng 3.2 Bảng kết tối ưu quy hoạch thực nghiệm nuôi cấy chủng vi khuẩn nitrat hóa 50 Bảng 3.3 Kết phân tích ANOVA tối ưu q trình tổng hợp yếu tố 51 Bảng 3.4 Mật độ vi khuẩn nitrat hóa dịch vật liệu mang 56 Bảng 3.5 Kết phân tích số tiêu hai mẫu nước ngầm 57 v DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Q trình chuyển hố hợp chất nitơ nước Hình 1.2 Chu trình Nitơ tự nhiên Hình 1.3 Hai giai đoạn trình nitrat hóa .17 Hình 1.4 Con đường vận chuyển điện tử Nitrosomonas .18 Hình 1.5 Con đường vận chuyển điện tử Nitrobacter 19 Hình 1.6 Bản đồ khu vực nghiên cứu .23 Hình 2.1 Vật liệu mang DHY 25 Hình 2.2 Đường chuẩn xác định hàm lượng amoni 34 Hình 2.3 Đường chuẩn xác định hàm lượng nitrit 36 Hình 2.4 Đường chuẩn xác định hàm lượng nitrat 37 Hình 3.1 Phân lập vi khuẩn nhóm Nitrosomonas sp 38 Hình 3.2 Nhuộm gram âm vi khuẩn nhóm Nitrosobacter sp 38 Hình 3.3 Khả chuyển hóa amoni chủng NS1 39 Hình 3.4 Hiệu suất chuyển hóa amoni chủng NS1 39 Hình 3.5 Khả chuyển hóa amoni chủng NS2 40 Hình 3.6 Hiệu suất chuyển hóa amoni chủng NS2 40 Hình 3.7 Khả chuyển hóa amoni chủng NS3 41 Hình 3.8 Hiệu suất chuyển hóa amoni chủng NS3 41 Hình 3.9 Khả chuyển hóa nitrit chủng NB1 .42 Hình 3.10 Hiệu suất chuyển hóa nitrit chủng NB1 43 Hình 3.11 Khả chuyển hóa nitrit chủng NB2 43 Hình 3.12 Hiệu suất chuyển hóa nitrit chủng NB2 44 Hình 3.13 Ảnh hưởng nhiệt độ đến sinh trưởng chủng NS2 45 Hình 3.14 Ảnh hưởng nhiệt độ đến sinh trưởng chủng NB2 46 Hình 3.15 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng chủng NS2 47 Hình 3.16 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng chủng NB2 47 Hình 3.17 Ảnh hưởng nồng độ NaHCO đến sinh trưởng chủng NS2 49 vi Hình 3.18 Ảnh hưởng nồng độ NaHCO đến sinh trưởng chủng NB2 49 Hình 3.19 Bề mặt đáp ứng mơ hình nhiệt độ pH thay đổi, nồng độ NaHCO mức trung bình .53 Hình 3.20 Bề mặt đáp ứng mơ hình pH nồng độ NaHCO thay đổi, nhiệt độ mức trung bình .53 Hình 3.21 Bề mặt đáp ứng mơ hình nhiệt độ nồng độ NaHCO thay đổi, pH mức trung bình .54 Hình 3.22 Quy trình tích hợp vi khuẩn lên vật liệu mang 55 Hình 3.23 Kết chuyển hóa amoni thí nghiệm mẫu nước có nồng độ amoni 7,29 mg/L 58 Hình 3.24 Hiệu suất chuyển hóa amoni thí nghiệm mẫu nước có nồng độ amoni 7,29 mg/L 59 Hình 3.25 Kết chuyển hóa amoni thí nghiệm mẫu nước có nồng độ amoni 11,56 mg/L 60 Hình 3.26 Hiệu suất chuyển hóa amoni thí nghiệm mẫu nước có nồng độ amoni 11,56 mg/L 60 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các từ thuật ngữ viết tắt Giải thích từ thuật ngữ viết tắt ADP Adenosin Diphosphat AMO Ammonia monooxygenase ANOVA Analysis of Variance – Phân tích phương sai ATP Adenosin Triphosphat BTNMT Bộ Tài nguyên môi trường DO Dissolved Oxygen - Nồng độ oxy hòa tan EDTA Ethylen diamin tetraacetic acid g/L gam/lít h Hour – HAO Hydroxylamine oxydoreductase KHCNVN Khoa học công nghệ Việt Nam MBBR Moving bed biofilm reactor mg/L miligam/lít MPN Most probable number – Số lượng chắn NAD Nicotinamide adenine dinucleotide OD Optical density – Mật độ quang QCVN Quy chuẩn Việt Nam rpm Round per minute – Vòng phút RSM Respond surface methods – Phương pháp bề mặt đáp ứng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam viii TDS Total dissolved solids – Tổng chất rắn hịa tan TNMT Tài ngun mơi trường v/v Volume per volume - Thể tích/thể tích 61 Đối với mẫu nước ngầm có nồng độ amoni 11,57 mg/L, tốc độ chuyển hóa amoni tăng nhanh sau 72 h, nồng độ amoni giảm xuống 4,56 mg/L với hiệu suất tương ứng 60,6 % Từ 96 h trở khả chuyển hóa amoni chủng vi khuẩn giảm dần Kết thúc thí nghiệm sau 168 h, nồng độ amoni xác định 1,27 mg/L; hiệu suất trình đạt 89,39 % Qua hai thí nghiệm thấy đưa vật liệu mang tích hợp vi khuẩn nitrat hóa vào mẫu nước ngầm, khả chuyển hóa amoni chủng vi khuẩn nitrat hóa tương đối tốt Đối với mẫu nước ngầm có nồng độ amoni 11,57 mg/L; hiệu suất chuyển hóa amoni cao Điều cho thấy chủng vi khuẩn sinh trưởng tốt nồng độ amoni từ 10 – 100 mg/L [4] Ở nồng độ amoni 200 mg/L, vi khuẩn nitrat hóa sinh trưởng chậm Một số nghiên cứu trước cho rằng, nồng độ N-NH + môi trường thấp (1; mg/L) cao (400; 1000 mg/L) làm cho trình sinh trưởng phát triển bị ức chế, làm giảm khả chuyển hóa amoni chủng vi khuẩn nitrat hóa [17] 62 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết luận ∗ Một số kết bước đầu mà luận văn đạt sau: Đã tuyển chọn chủng vi khuẩn NS2 có hoạt tính oxy hóa amoni cao (hiệu suất đạt 79,47%) chủng vi khuẩn NB2 có hoạt tính oxy hóa nitrit cao với (hiệu suất đạt 77,62%) Tiến hành khảo sát ảnh hưởng điều kiện nuôi cấy thu số kết thích hợp cho sinh trưởng vi khuẩn nitrat hóa nhiệt độ thích hợp 30 oC, pH 8, nồng độ NaHCO g/L Tối ưu hóa đa yếu tố điều kiện nuôi cấy vi khuẩn theo phương pháp bề mặt đáp ứng thu giá trị tối ưu nhiệt độ 31,2 oC; pH 8,27 nồng độ NaHCO 3,36 g/L Sau thu nhận giá trị yếu tố ảnh hưởng đến việc ni cấy, tiến hành tích hợp vi khuẩn nitrat hóa lên vật liệu mang để phục vụ cho việc thử nghiệm xử lý nước ngầm Qua việc tiến hành thử nghiệm vật liệu mang tích hợp vi khuẩn nitrat hóa xử lý nước ngầm thu số kết khả quan: - Đối với mẫu nước có nồng độ amoni 7,29 mg/L: sau trình thử nghiệm nồng độ amoni giảm xuống cịn 1,86 mg/L; hiệu suất chuyển hóa amoni sau 07 ngày đạt 74,4 % - Đối với mẫu nước có nồng độ amoni 11,57 mg/L: kết thúc trình thử nghiệm nồng độ amoni lại 1,27 mg/L; hiệu suất chuyển hóa q trình đạt 89,39% Kiến nghị Amoni không gây độc trực tiếp cho người sản phẩm chuyển hoá từ amoni nitrit nitrat yếu tố gây độc Do việc xử lý amoni cách triệt để cần thực hai q trình nitrat hóa khử nitrat để chuyển hố amoni thành nitơ dạng khí Tuy nhiên nghiên cứu luận văn dừng lại giai đoạn nitrat hóa để xem xét, đánh giá điều kiện ảnh hưởng số yếu tố đến 63 q trình ni cấy tích hợp vi khuẩn nitrat hóa lên vật liệu mang Với kết bước đầu mà luận văn đạt tiền đề cho nghiên cứu việc xử lý amoni nước ngầm Luận văn mong muốn có nhiều điều kiện để tìm hiểu thêm ảnh hưởng số yếu tố khác (DO, ánh sáng, nồng độ muối, kim loại nặng…) đến q trình nitrat hóa khử nitrat Đồng thời thử nghiệm tích hợp vi khuẩn nitrat hóa số vật liệu mang khác 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: Nguyễn Việt Anh, Phạm Thúy Nga, Nguyễn Hữu Thắng, Trần Đức Hạ, Trần Hiếu Nhuệ CTV (2004), Luận văn NCKH: Mã số: 30-2004/KHXD, Nghiên cứu xử lý nước ngầm nhiễm amoni phương pháp Nitrification kết hợp với Denitrification bể phản ứng sinh học theo nguyên tắc màng vi sinh vật ngập nước với vật liệu mang sợi Acrylic, Trường ĐHXD Hà Nội Lê Văn Cát (2007) Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ Phốtpho, Nhà xuất Khoa học tự nhiên công nghệ Nguyễn Lân Dũng (2002), Vi sinh vật học, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Hoàng Phương Hà, Trần Văn Nhị, Phạm Việt Cường, Nguyễn Thị Kim Cúc (2008), Đặc điểm sinh học chủng vi khuẩn nitrat hóa phân lập từ nước lợ ni tơm Quảng Bình Hà Tĩnh, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn số Trần Đức Hạ nnk (2011), Cơ sở hóa học vi sinh vật học kỹ thuật môi trường, Nhà xuất giáo dục Việt Nam Lê Đức Ngọc (2011), Xử lý số liệu kế hoạch hóa thực nghiệm, Khoa Hóa, Đại học Quốc gia Hà Nội Lâm Minh Triết, Lê Hoàng Việt (2009), Vi sinh vật nước nước thải, Nhà xuất Xây dựng Trung tâm Quy hoạch Điều tra tài nguyên nước quốc gia, Bộ Tài nguyên môi trường, (2012), Báo cáo kết quan trắc tài nguyên nước đất Viện Công nghệ môi trường (2009), Sổ tay công nghệ xử lý nước thải công nghiệp, Dự án WEP - JICA 10 Viện Công nghệ sinh học (2004), Nghiên cứu xây dựng công nghệ khử nitơ liên kết nước bị ô nhiễm, Báo cáo tổng kết luận văn nhánh Tài liệu tiếng Anh: 11 A Mulder (2003), The quest for sustainable nitrogen technologies, Wat Sci Technol Vol 48, No 65 12 APHA, AWWA, WEF (1999), Standard methods for the examination of water and wastewater 13 Colliver, B B.; Stephenson, T., Production of nitrogen oxyde and dinitrogen oxyde by autotrophic nitrifiers, Biotechnology Advances 2000, 219-232 14 Diab S., Shilo M (1988), Effect of light on the activity and survival of Nitrosomonas sp and Nitrobacter sp isolates from fish ponds, Bamidgeh 40, 50-56 15 Hagopian D S.; Riley J G., A closer look at the bacteriology of nitrification, Aquacultural Engineering 1998, 223-244 16 Nicholas P., Cheremisnnoff P., Biotechnology for water and wastewater treatment, Noyes publication, New Jersey, USA 17 Okano Y., Hristova KR, Leutenerger C M., Jackson L E., Denison R F., Gebreyesus B., Lebauer D., Skow K M (2004), Application on real time PCR to study effect of ammonium on population size of ammonia-oxydyzing bacteria in soil, Appl Environ Microbiol 70(2), pp 1008-1016 18 P.H Antonious, J Hamilton, B Koopman, R Jain, B Holloway, G Lyberatos and S.A Svoronos (1990), Effect of temperature and pH on the effective maximum specific growth rate of nitrifying bacteria, Water research 24, pp 97101 19 Roned M (1995), Atlas Winogradsky’s Medium, Modified, Hanbook of Media for Environmental Microbiology, CRC Press Boca Raton: New York, London, Tokyo, pp 503 20 Ruiza G., et al (2003), Nitrification high nitrite accumulation for the treatment of wastewater with high ammonia concentration, Wat Res 37, pp 1371-1377 21 Statpoint, Inc (2009), The User’s guide to STATGRAPHICS Centurion XVI 22 Vijaya Bhaskar K., Charyulu P B B N (2005), Effect of environment factors on nitrifying bacteria isolated from the rhizosphere of Setaria italica (L), African Journal of Biotechnology, Vol (10), pp 1145 – 1146 66 23 United States Environmental protection agency, (2002), Nitrification, AWWA with assistance from Economic and Engineering service a PHỤ LỤC Một số hình ảnh q trình thực luận văn: Ni cấy vi khuẩn nitrat hóa mơi trường Winogradsky Tích hợp vi khuẩn nitrat hóa lên vật liệu mang b Vật liệu mang Vật liệu mang sau 72 h Vật liệu mang sau 168 h Vật liệu mang sau tích hợp Thí nghiệm vật liệu mang tích hợp vi khuẩn nitrat hóa xử lý nước ngầm c Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng vi khuẩn nitrat hóa: Bảng P1 Giá trị mật độ quang γ = 600 nm khảo sát ảnh hưởng pH tới sinh trưởng chủng NS2 Thời gian, h 24 48 72 96 120 144 168 pH 0,039 0,056 0,062 0,069 0,060 0,052 0,048 0,045 0,038 0,073 0,082 0,097 0,085 0,073 0,056 0,052 0,041 0,076 0,093 0,164 0,134 0,118 0,094 0,090 0,042 0,059 0,068 0,077 0,065 0,063 0,054 0,051 Bảng P2 Giá trị mật độ quang γ = 600 nm khảo sát ảnh hưởng pH tới sinh trưởng chủng NB2 Thời gian, h 24 48 72 96 120 144 168 pH 0,041 0,056 0,062 0,064 0,058 0,056 0,052 0,049 0,040 0,068 0,084 0,098 0,087 0,083 0,077 0,075 0,038 0,076 0,118 0,156 0,147 0,138 0,130 0,126 0,040 0,055 0,068 0,076 0,065 0,063 0,054 0,051 Bảng P3 Giá trị mật độ quang γ = 600 nm khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ tới sinh trưởng chủng NS2 Thời gian, h 24 48 72 96 120 144 168 Nhiệt độ, oC 20 0,040 0,064 0,076 0,087 0,082 0,079 0,068 0,064 30 0,039 0,088 0,133 0,214 0,195 0,177 0,164 0,158 37 0,041 0,082 0,114 0,191 0,168 0,145 0,126 0,109 40 0,042 0,057 0,068 0,073 0,061 0,059 0,047 0,043 d Bảng P4 Giá trị mật độ quang γ = 600 nm khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ tới sinh trưởng chủng NB2 Thời gian, h 24 48 72 96 120 144 168 Nhiệt độ, oC 20 0,038 0,057 0,074 0,096 0,084 0,075 0,062 0,059 30 0,041 0,081 0,152 0,198 0,183 0,176 0,158 0,154 37 0,040 0,076 0,128 0,173 0,160 0,143 0,135 0,131 40 0,039 0,061 0,077 0,083 0,079 0,073 0,059 0,053 Bảng P5 Giá trị mật độ quang γ = 600 nm khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaHCO tới sinh trưởng chủng NS2 Thời gian, h 24 48 72 96 120 144 168 0,040 0,056 0,091 0,114 0,105 0,091 0,084 0,080 Nồng độ NaHCO , g/L 0,039 0,039 0,067 0,117 0,157 0,286 0,245 0,356 0,208 0,329 0,183 0,291 0,146 0,267 0,138 0,258 0,041 0,109 0,263 0,325 0,303 0,274 0,246 0,237 Bảng P6 Giá trị mật độ quang γ = 600 nm khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaHCO tới sinh trưởng chủng NB2 Thời gian, h 24 48 72 96 120 144 168 0,039 0,061 0,097 0,109 0,086 0,078 0,071 0,064 Nồng độ NaHCO , g/L 0,041 0,039 0,064 0,096 0,139 0,256 0,238 0,331 0,216 0,305 0,191 0,283 0,180 0,274 0,176 0,262 0,038 0,098 0,210 0,297 0,282 0,267 0,259 0,251 e Kết phân tích quy hoạch thực nghiệm phương pháp bề mặt đáp ứng sử dụng phần mềm Statgraphics Centurion XVI v16.1.11: Response Surface Design Attributes Design class: Response Surface Design name: Box-Behnken design File name: C:\Users\sony\Desktop\luan van\vi khuan nitrat hoa.sfx Base Design Number of experimental factors: Number of blocks: Number of responses: Number of runs: 15, including centerpoints per block Error degrees of freedom: Randomized: Yes Factors Nhiet pH Nong NaHCO3 Low 20.0 7.0 2.0 High Units Continuous 40.0 oC Yes 9.0 Yes 4.0 g/L Yes Responses Units OD600 The StatAdvisor You have created a Box-Behnken design design which will study the effects of factors in 15 runs The design is to be run in a single block The order of the experiments has been fully randomized This will provide protection against the effects of lurking variables DataBook TT 10 11 12 13 14 Block 1 1 1 1 1 1 1 Nhiet oC 30 20 20 20 30 40 40 30 40 40 30 30 30 20 pH 8 8 9 9 Nong NaHCO3 g/L 2 3 4 3 OD600 0,113 0,125 0,131 0,237 0,376 0,136 0,146 0,304 0,251 0,286 0,129 0,142 0,372 0,206 f TT 15 Block Nhiet oC 30 pH Nong NaHCO3 g/L OD600 0,384 Analyze Experiment - OD600 Estimated effects for OD600 Effect Estimate average 0.377333 A:Nhiet 0.03 B:pH 0.0895 C:Nong NaHCO3 0.1165 AA -0.169833 AB 0.015 AC 0.019 BB -0.217833 BC 0.073 CC -0.192833 Standard errors are based on pure error with d.f Stnd Error 0.00352767 0.00432049 0.00432049 0.00432049 0.00635959 0.0061101 0.0061101 0.00635959 0.0061101 0.00635959 V.I.F 1.0 1.0 1.0 1.01111 1.0 1.0 1.01111 1.0 1.01111 The StatAdvisor This table shows each of the estimated effects and interactions Also shown is the standard error of each of the effects, which measures their sampling error Note also that the largest variance inflation factor (V.I.F.) equals 1.01111 For a perfectly orthogonal design, all of the factors would equal Factors of 10 or larger are usually interpreted as indicating serious confounding amongst the effects To plot the estimates in decreasing order of importance, select Pareto Charts from the list of Graphical Options To test the statistical significance of the effects, select ANOVA Table from the list of Tabular Options You can then remove insignificant effects by pressing the alternate mouse button, selecting Analysis Options, and pressing the Exclude button Analysis of Variance for OD600 Source Sum of Squares A:Nhiet 0.0018 B:pH 0.0160205 C:Nong NaHCO3 0.0271445 AA 0.0266246 AB 0.000225 AC 0.000361 BB 0.0438013 BC 0.005329 CC 0.0343243 Lack-of-fit 0.000421 Df 1 1 1 1 Mean Square 0.0018 0.0160205 0.0271445 0.0266246 0.000225 0.000361 0.0438013 0.005329 0.0343243 0.000140333 F-Ratio 48.21 429.12 727.08 713.16 6.03 9.67 1173.25 142.74 919.40 3.76 P-Value 0.0201 0.0023 0.0014 0.0014 0.1335 0.0897 0.0009 0.0069 0.0011 0.2172 g Pure error Total (corr.) 0.0000746667 0.14239 14 0.0000373333 R-squared = 99.6519 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 99.0253 percent Standard Error of Est = 0.0061101 Mean absolute error = 0.00482222 Durbin-Watson statistic = 2.14146 (P=0.5900) Lag residual autocorrelation = -0.168586 The StatAdvisor The ANOVA table partitions the variability in OD600 into separate pieces for each of the effects It then tests the statistical significance of each effect by comparing the mean square against an estimate of the experimental error In this case, effects have P-values less than 0.05, indicating that they are significantly different from zero at the 95.0% confidence level The lack of fit test is designed to determine whether the selected model is adequate to describe the observed data, or whether a more complicated model should be used The test is performed by comparing the variability of the current model residuals to the variability between observations at replicate settings of the factors Since the P-value for lack-of-fit in the ANOVA table is greater or equal to 0.05, the model appears to be adequate for the observed data at the 95.0% confidence level The R-Squared statistic indicates that the model as fitted explains 99.6519% of the variability in OD600 The adjusted R-squared statistic, which is more suitable for comparing models with different numbers of independent variables, is 99.0253% The standard error of the estimate shows the standard deviation of the residuals to be 0.0061101 The mean absolute error (MAE) of 0.00482222 is the average value of the residuals The Durbin-Watson (DW) statistic tests the residuals to determine if there is any significant correlation based on the order in which they occur in your data file Since the P-value is greater than 5.0%, there is no indication of serial autocorrelation in the residuals at the 5.0% significance level Regression coeffs for OD600 Coefficient constant A:Nhiet B:pH C:Nong NaHCO3 AA AB AC BB BC CC Estimate 0.377333 0.015 0.04475 0.05825 -0.0849167 0.0075 0.0095 -0.108917 0.0365 -0.0964167 h The StatAdvisor This pane displays the regression equation which has been fitted to the data The equation of the fitted model is OD600 = 0.377333 + 0.015*Nhiet + 0.04475*pH + 0.05825*Nong NaHCO3 0.0849167*Nhiet do^2 + 0.0075*Nhiet do*pH + 0.0095*Nhiet do*Nong NaHCO3 0.108917*pH^2 + 0.0365*pH*Nong NaHCO3 - 0.0964167*Nong NaHCO3^2 where the values of the variables are specified in their original units To have STATGRAPHICS evaluate this function, select Predictions from the list of Tabular Options To plot the function, select Response Plots from the list of Graphical Options Path of Steepest Ascent for OD600 Nhiet (oC) 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 pH 8.0 8.24006 34.8081 33.9722 33.1059 32.2046 31.262 30.2696 29.2159 28.0834 26.8448 Nong NaHCO3 (g/L) 3.0 3.31855 40.4907 39.3212 38.1093 36.8483 35.5294 34.1409 32.6665 31.0819 29.3488 Predicted OD600 0.377333 0.394496 -173.238 -162.42 -151.58 -140.702 -129.76 -118.723 -107.543 -96.1465 -84.4165 The StatAdvisor This pane displays the path of steepest ascent (or descent) This is the path from the center of the current experimental region along which the estimated response changes most quickly for the smallest change in the experimental factors It indicates good locations to run additional experiments if your goal is to increase or decrease OD600 Currently, 11 points have been generated by changing Nhiet in increments of 1.0 oC You can specify the amount to change any one factor by pressing the alternate mouse button and selecting Pane Options STATGRAPHICS will then determine how much all the other factors have to change to stay on the path of steepest ascent The program also computes the estimated OD600 at each of the points along the path, which you can compare to your results if you run those points Optimize Response Goal: maximize OD600 Optimum value = 0.394729 i Factor Nhiet pH Nong NaHCO3 Low 20.0 7.0 2.0 High 40.0 9.0 4.0 Optimum 31.2032 8.26962 3.35902 The StatAdvisor This table shows the combination of factor levels which maximizes OD600 over the indicated region Use the Analysis Options dialog box to indicate the region over which the optimization is to be performed You may set the value of one or more factors to a constant by setting the low and high limits to that value Standardized Pareto Chart for OD600 BB + - CC C:Nong NaHCO3 AA B:pH BC A:Nhiet AC AB 10 20 Standardized effect 30 40 Hình P1 Biểu đồ Pareto chuẩn hóa giá trị mật độ quang OD 600 Normal Probability Plot for OD600 99.9 99 percentage 95 80 50 20 0.1 -22 -12 -2 Standardized effects 18 Hình P2 Đường xác suất chuẩn giá trị mật độ quang OD 600 ... điểm pháp - Ổn định hoạt tính sinh học - Chất lượng cao 1.4 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni Việt Nam Trong năm gần có số cơng trình nghiên cứu xử lý amoni nước ngầm nước cấp, nghiên cứu cịn hạn... dựng công nghệ khả thi xử lý amoni asen nước sinh hoạt, Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Phần lớn đề tài khẳng định xử lý amoni nước ngầm Các đề tài khẳng định. .. Đường, Công ty nước môi trường Việt Nam - Nghiên cứu xử lý amoni nước ngầm Hà Nội, Nguyễn Văn Khôi, Cao Thế Hà (2002) - Đề tài cấp thành phố 01C-09/11-2002 - Báo cáo kết nghiên cứu xử lý amoni