Tìm hiểu vi khuẩn hiếu khí trong đất và khả năng phân giải cacá hợp chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt

Trờng đại học vinh Khoa sinh học === === tìm hiểu vi khuẩn hiếu khí đất khả phân giải hợp chất hữu nớc thải sinh hoạt khóa luận tốt nghiệp đại học chuyên ngành: di truyền - vi sinh Giáo viên hớng dẫn: nguyễn dơng tuệ Sinh viên thực hiện: Đỗ thị hun Líp: 47B - Sinh häc Vinh, 2010 =  = MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ ̉ Chương I TÔNG QUAN TÀ I LIỆU 1.1 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn hiếu khí phân giải chất hữu giới Việt Nam 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Sơ lược tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.2 Hệ vi sinh vật nước thải 1.2.1 Các vi sinh vật chủ yếu 1.2.2 Các vi sinh vật gây bệnh có nước thải 1.2.3 Hiện tượng nước bị ô nhiễm 1.3 Cơ sở khoa học việc sử dụng vi sinh vật hiếu khí xử lý nước thải 1.3.1 Một số chủng vi khuẩn hiếu khí a Bacillus b Actinomyces c Corynebacterium d Micrococcus e Pseudomonas 1.3.2 Xử lý nước thải nhờ vi sinh vật hiếu khí a Sử dụng vi sinh vật hiếu khí Aroten b Sử dụng vi sinh vật hiếu khí Bìoilter Chương II ĐỐI TƯỢNG THÒI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tươ ̣ng, địa điểm thời gian nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu 2.1.3 Thời gian nghiên cứu 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 2.2.2 Phương pháp hộp trải 2.2.3 Phương pháp phân lập mô tả đặc điểm khuẩn lạc 2.2.4 Phương pháp xác định hàm lượng chất hữu nước thải (Theo TCVN) - Phương pháp kali pemanganat 2.2.5 Phương pháp xác định hoạt độ phân giải hợp chất hữu 2.2.6 Xác định số lượng khuẩn lạc 2.2.7 Phương pháp theo dõi ảnh hưởng nhiệt độ, pH lên sinh trưởng vi khuẩn 2.2.8 Môi trường nuôi cấy vi khuẩn hiếu khí 2.2.9 Phương pháp xác định tốc độ sinh trưởng theo Blachman (1981) ̉ ́ Chương III KẾT QUẢ NGHIÊN CƯU VÀ THAO LUẬN 3.1 Tổng vi khuẩn hiếu khí 3.2 Thành phần và số lươ ̣ng vi khuẩn hiếu khí đươ ̣c phân lâp từ mẫu thu ̣ 3.3 Sự sinh trưởng của các chủng vi khuẩ n hiế u khí phân lâ ̣p đươ ̣c 3.4 Hoạt độ phân giải hợp chất hữu 3.5 Kết nghiên cứu ảnh hưởng mật độ VSV lên phân giải chất hữu 3.6 Kết thử nghiệm hàm lượng chất hữu nước thải 3.7 Nghiên cứu chủng Pseudomonas 3.7.1 Mật độ Pseudomonas 3.7.2 Ảnh hưởng nhiệt độ lên sinh trưởng - phát triển chủng Pseudomonas 3.7.3 Ảnh hưởng pH lên sinh trưởng - phát triển Pseudomonas KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài, em nhận góp ý, động viên giúp đỡ thầy cô giáo, bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sinh học; thầy giáo, cán khoa nói chung Tổ môn Di truyền - Vi sinh Phương pháp giảng dạy nói riêng tạo điều kiện tốt sở vật chất tinh thần để em hồn thành đề tài Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn - GVC Nguyễn Dương Tuệ quan tâm, giúp đỡ hướng dẫn tận tình để em nâng cao kiến thức, phương pháp nghiên cứu khoa học hoàn thành đề tài Xin kính chúc thầy giáo sức khỏe, hạnh phúc thành công ! Vinh, tháng năm 2010 Sinh viên Đỗ Thị Thanh Huyền ĐẶT VẤN ĐỀ Nước đóng vai trị quan trọng việc điều hịa khí hậu cho sống trái đất Nước dung mơi lí tưởng để hịa tan, phân bố chất vơ cơ, hữu làm nguồn dinh dưỡng cho giới thủy sinh sinh vật cạn Có thể nói đâu có nước có sống ngược lại Theo Lương Đức Phẩm (2000), nhu cầu nước sinh hoạt người dân đô thị khoảng 100 đến 150 lit/ ngày để cung cấp cho ăn uống, tắm giặt vệ sinh Nước cung cấp cho tưới tiêu thủy lợi, cho công nghiệp chế biến nông sản, cơng nghiệp rượu bia, luyện kim, cơng nghiệp mía đường Và nước dùng cho sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ trở thành nước thải Nước thải sinh hoạt nước thải khu dân cư, hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, quan, trường học, khu vui chơi giải trí Loại nước thải có hàm lượng chất hữu cao (hidratcacbon, protein, lipit) chất vô sinh dưỡng (photphat, nitơ) với vi sinh vật (có thể có vi sinh vật gây bệnh), trứng giun sán Cũng theo Lương Đức Phẩm cộng (2000), nước thải có tới 40 - 60% protein, 25 - 50% hidratcacbon, 10% chất béo, chất có độc tính cao polyclophenol (PCP), thuốc bảo vệ thực vật thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, diệt nấm kim loại nặng As, Pb, Hg, Cd, Cr chất chứa nitơ nitrat, amoniac, photpho, hợp chất chứa lưu huỳnh H2S, cyanua chất vượt tiêu chuẩn cho phép (TCCP) xem ô nhiễm [3] Khi đánh giá mức độ ô nhiễm, tiêu bắt buộc số BOD (Biochemical Oxygene Demand), qua cho biết lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật sử dụng để oxy hóa hết chất hữu nước thải Theo tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam (TCVN 6772: 2000) nước thải sinh hoạt hàm lượng BOD cho phép sau: Chỉ tiêu Đơn vị BOD5 Giới hạn cho phép Mg/l Mức I Mức II Mức III Mức IV Mức V 30 30 40 50 200 Và xử lí đạt mức trên, nước tái sử dụng cho mục đích khác bệnh viện, trường học [9] Như việc làm nước thải để tái sử dụng cần thiết, góp phần đảm bảo nước cho nhu cầu sinh hoạt người Để làm chất hữu nước thải người ta sử dụng phương pháp học (cho lắng cạn hấp phụ), phương pháp hóa học (cho kết tủa), phương pháp sinh học (Dùng vi sinh vật (VSV) hiếu khí oxi hóa để tạo thành CO2 nước) Từ năm 1961, Erkenfender Conon nghiên cứu vi khuẩn hiếu khí phân giải hữu cho thấy, q trình có ba giai đoạn: Giai đoạn oxi hóa chất hữu cơ: CxHyOz + n O2 enzim vsv nCO2 + nH2O + H Giai đoạn xây dựng tế bào: CxHyOz + n O2 enzim vsv sinh khối tế bào VSV + nCO2 + nH2O - H Giai đoạn tự oxi hóa chất liệu tế bào (tự phân hủy): Sinh khối VSV + nO2 Trong nH2O + NH3 ± H H lượng sinh hay hấp thu vào Các VSV quan tâm thuộc nhóm như: Bacillus, Pseudomonas, Actinomyces, Corynebacterium, Monococcus Do thành phần hữu nước thải đa dạng, nên phải cần đến nhiều chủng VSV, nhằm lợi dụng khả oxy hóa khác nhau, kể chất tổng hợp, chất độc hại Cũng theo tác giả trên, giá trị BOD (mgCO 2/mg chất) VSV phân hủy sau: Chất bẩn BOD toàn phần Sacaroza 0,49 Glucoza 0,54 Axit béo: Axit panmitic 2,03 Chất tẩy rửa: Xà phòng canxifonic 1,20 Chất độc hại: Benzen 1,15 Toluen 1,10 Formaldehyt 0,75 Gluxit: Hoặc gần nghiên cứu Anzai et all (2000), Yassin, Ludwig (2003) Các vi khuẩn giống Corynebacterium oxy hóa gluxit, protein, chất béo cịn oxy hóa dầu mỏ, vi khuẩn giống Pseudomonas oxy hóa chất gây ung thư pyrudin chất hữu tổng hợp [10,11, 12] Do thấy khả đặc biệt vi khuẩn hiếu khí tầm quan trọng việc xử lý nước thải vừa có nước sử dụng vừa làm mơi trường, góp phần bảo vệ mơi trường, chúng tơi chọn đề tài: “Tìm hiểu vi khuẩn hiếu khí đất khả phân giải hữu nước thải sinh hoạt” Mục tiêu đề tài: Với lý nêu trên, thực đề tài nhằm: + Tìm hiểu vi khuẩn hiếu khí đất phân lập chúng + Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển + Tìm hiểu khả phân giải hiếu khí chất hữu ảnh hưởng yếu tố môi trường để từ xác định điều kiện tối ưu nhằm tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải sinh hoạt Nhiệm vụ đề tài: Để đạt mục tiêu nêu, thấy cần phải thực công việc sau: + Thu mẫu đất, xử lý, bảo quản để tìm vi khuẩn hiếu khí + Bố trí thí nghiệm phân tích tiêu cần thiết: ni cấy, phân lập, tính sinh trưởng phát triển, xác định BOD để từ biết khả phân giải chất hữu điều kiện thí nghiệm + Theo dõi thí nghiệm, tập hợp số liệu, xử lý nhận định kết viết báo cáo luận văn Chương I ̉ TÔNG QUAN TÀ I LIỆU 1.1 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn hiếu khí phân giải chất hữu giới Việt Nam 1.1.1 Trên giới Cùng với phát triển sản xuất công nghiệp, xử lý nước thải công nghiệp vấn đề vô quan trọng, bảo đảm cho môi trường sống đồng thời góp phần vào phát triển bền vững kinh tế quốc gia giới Tại nhiều nước có cơng nghiệp phát triển cao Nhật, Mỹ, Anh, Pháp, hệ thống xử lý nước thải công nghiệp nghiên cứu đưa vào ứng dụng từ lâu, đặc biệt thành tựu tiên tiến lĩnh vực tự động hoá áp dụng đem lại hiệu kỹ thuật, kinh tế xã hội vô to lớn Nhiều hãng đầu lĩnh vực USFilter, Aquatec Maxcon, Hunter Water Corporation (HWC), Global Industries.Inc đưa giải pháp công nghệ xử lý nước thải đại Những cơng nghệ tự động hố cơng ty hàng đầu giới SIEMENS, AB, YOKOGAWA, GF Signet sử dụng rộng rãi cơng trình xử lý nước thải Trình độ tự động hoá xử lý nước thải đạt mức cao, tất cơng việc giám sát, điều khiển thực Trung tâm, người vận hành hỗ trợ công cụ đơn giản, dễ sử dụng Hơn thế, hệ thống tự động hố xử lý nước thải cịn tích hợp với hệ thống điều hành cấp độ điều khiển cao cấp điều hành sản xuất (manufacturing execution: workflow, order tracking, resources), cấp xí nghiệp (enterprise:Production planning, orders, purchase) cấp quản trị (administration:Planning, Statistics, Finances) nhằm nâng cao mức tự động hố tối ưu hố q trình sản xuất Ngồi ra, lĩnh vực điều khiển có nhiều lý thuyết điều khiển đại áp dụng điều khiển mờ, mạng nơ-ron, điều khiển dự báo trước (predicted control), điều khiển lai ghép (hybrid control), ứng dụng xử lý nước thải để nâng cao chất lượng điều khiển hiệu suất công đoạn xử lý Lý thuyết hệ chuyên gia áp dụng mở khả tự động hố hồn tồn cho xử lý nước thải.Tại nhiều quốc gia có cơng nghiệp phát triển cao (Mỹ, Nhật, Đức, Anh, Pháp, ), hệ thống xử lý nước thải công nghiệp nghiên cứu đưa vào ứng dụng từ lâu Nhiều hãng hàng đầu lĩnh vực USFilter, Aquatec Maxcon, Hunter Water Corporation (HWC), Global Industries.Inc đưa giải pháp công nghệ tiên tiến xử lý nước thải Hầu hết công nghệ đại ngày tự động hố cao, nhờ đảm bảo suất, chất lượng, hiệu mong muốn Hiện nay, nhà nghiên cứu cịn đưa nhiều mơ hình, giải pháp tự động hóa cho việc xử lý nước thải như: giải pháp tự động hóa xử lý nước thải ứng dụng cho nhà máy sản xuất rượu bia vừa nhỏ Tất mơ hình tự động hóa có khâu xử lí phương pháp sinh học Mà công nghệ thường sử dụng hai phương pháp kị khí hiếu khí Đối với nước phát triển phương pháp sinh học nghiên cứu ứng dụng năm gần Tuy nhiên hạn chế chưa ứng dụng rộng rãi 1.1.2 Sơ lược tình hình nghiên cứu Việt Nam Việt Nam nước phát triển, nước đông dân 86 triệu dân Từ 1930 - 1975 Việt Nam sống chiến tranh giải phóng đất nước tình trạng nhiễm chiến tranh, đặc biệt chất độc màu da cam (dioxin) Việt Nam nặng Tuy nhiên chiến tranh nên chưa có biên pháp xử lí nhiễm Từ sau 1975 đất nước thống hậu chiến tranh để lại tàn phá đất nước nặng 10 ... nghiệp Các hợp chất độc Các chất thải cơng nghiệp + Các khí: Phân hủy chất thải sinh hoạt H2S Phân hủy chất thải sinh hoạt CH4 Cấp nước sinh hoạt, thấm nước bề mặt O2 - Thành phần sinh học Các... trung vi sinh vật hiếu khí, lớp tập trung nhiều vi sinh vật yếm khí có nước thải Nên VSV hiếu khí phối hợp với VSV kỵ khí lọc bởi: + VSV hiếu khí oxy hóa chất hữu + VSV kỵ khí tiêu diệt VSV hiếu khí. .. Các chất thải công nghiệp Nitơ Các chất thải sinh hoạt nông nghiệp pH Các chất thải công nghiệp Phospho Các chất thải sinh hoạt công nghiệp 15 Lưu huỳnh Cấp nước sinh hoạt, nước thải sinh hoạt