STT
- Giúp phân hủy nhanh các hợp chất hữu cơ,
1 lipid, cellulose.
- Tham gia vào quá trình amoni hóa, phản nitrit và nitrat. - Giảm đáng kể các chỉ số BOD, COD, H2S, NH3, NO2 trong nước thải.
2 Bacillus clausii - Có khả năng tiết kháng sinh ức chế nhiều nhóm vi sinh vật
gây thối, gây hại
Men vi sinh sống dạng khô
Kiểm soát vi khuẩn gây
3
bệnh
Merika Fort;
Men vi sinh Biosubtyl DL; Men vi sinh Lactomin
Lactobacillus acidophilus
4 Streptococcus faecalis 5 Bifidobacterium longum Saccharomyces 6 boulardii 22 download by : skknchat@gmail.com
Có thể thấy trong các loại men vi sinh đa số là sử dụng chủng vi khuẩn
Bacillus và Lactobacillus để tạo sản phẩm, đồng thời chúng cũng có vai trò quan trọng trong xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ và được lựa chọn làm nguồn giống chính để tạo chế phẩm sinh học.
Chế phẩm sinh học xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ được tạo ra ở đây với nguyên liệu dễ kiếm, giá thành rẻ, dễ dàng thực hiện quá trình chế tạo. Do vậy, nguồn men giống cũng phải dễ kiếm có giá thành phải chăng.
Bảng 1.6 Bảng giá các loại men vi sinh có chủng vi khuẩn Bacillus và
Sản phẩm trên thị trường
Men vi sinh Biosubtyl- II hộp 25 gói
Men vi sinh Biosubtyl DL hộp 25 gói
Men vi sinh sống dạng khô Merika Fort hộp 20 gói
Men vi sinh
Enterbacillus Extra hộp 20 ống
Thực phẩm bảo vệ sức khỏe Cốm vi sinh Bio- acimin Gold hộp 30 gói
Men vi sinh Lactomin hộp 30 gói
Như vậy, một số men vi sinh phổ biến, dễ tìm kiếm, có giá thành rẻ và có các chủng vi khuẩn Bacillus và Lactobacillus là Men vi sinh Biosubtyl-II; Men vi sinh Biosubtyl DL; Men vi sinh sống dạng khô Merika Fort.
❖ Sữa chua
Sữa chua được biết đến là một loại thực phẩm phổ biến có giá trị dinh dưỡng cao và tốt cho sức khỏe. Trong sữa chua có chứa đầy đủ các chất như protein, glucid, lipid, các muối khoáng nhất là canxi, vitamin đặc biệt là vitamin nhóm A và B.
Sữa chua được tạo thành qua quá trình lên men của sữa ở nhiệt độ 40 – 45◦C bằng chủng vi khuẩn acid lactic: Lactobacillus delbrueckii spp. bulgaricus (Lactobacillus bulgaricus) và Streptococcus salivarius ssp. thermophilus (Streptococcus thermophilus). Những chủng vi sinh này có khả năng tổng hợp enzym chuyển hóa đường đôi thành đường đơn như glucose, đường glucose lại tiếp tục chuyển hóa thành axit pyruvic. Axit pyruvic chuyển hóa thành axit lactic dưới tác dụng của enzyme tacte dehydrogenase.
Giá thành một số loại sữa chua:
- Sữa chua Vinamilk: 6.000 đồng/hộp 100g - Sữa chua Ba Vì: 5.000 đồng/hộp 100g - Sữa chua Nuti: 6.000 đồng/hộp 100g ❖ Đường bổ sung
Nguồn dưỡng chất có trong trái chuối khá phong phú, tuy nhiên với mục đích tạo ra chế phẩm có lượng lớn vi sinh vật về mật độ thì việc sử dụng trái chuối không là chưa đủ, do đó cần phải thêm vào môi trường nuôi cấy một lượng các chất hữu cơ thúc đẩy quá trình chuyển hóa.
Nguồn hidratcacbon được ưu tiên sử dụng như là các monosaccharide
(glucose, fructose) hay disaccharide (saccharose, maltose, lactose).
Các dạng đường này có thể tìm thấy ở ngoài thị trường tiêu thụ phụ phẩm gia vị như đường cát vàng, mạch nha, rỉ đường. Các loại đường này được chế biến thô sơ chưa qua tinh luyện do đó vẫn còn chứa các chất khoáng canxi, kali, sắt và ma-
24
giê, lượng lớn vitamin như vitamin B1, B2, B6 và C có vai trò trong quá trình xử lý sinh hóa của vi sinh vật.
Lưu ý, không nên sử dụng các loại đường đã tinh luyện vì quá trình này đã loại bỏ các tạp chất, một lượng không nhỏ các chất dinh dưỡng và có sử dụng sodium hyposulfite (chất tẩy trắng đường) do đó sẽ không có lợi cho khả năng phát triển hệ vi sinh.
Giá thành một số loại đường:
- Rỉ đường: 6.000 – 10.000 đồng/1L
- Đường cát vàng: 10.000 – 18.000 đồng/1kg - Đường mạch nha: 14.000 – 30.000 đồng/1 kg
Để có mức giá thành rẻ tạo ra chế phẩm sinh học xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ thì rỉ đường là lựa chọn tối ưu nhất
❖ Cám gạo
Cám gạo được sử dụng trong chế phẩm như là một chất mang. Chất mang đảm bảo sự tăng trưởng và duy trì mật độ của các chủng vi sinh vật. Theo kết quả “Tuyển chọn chất mang để tồn trữ vi khuẩn Bacillus aerophilus đối kháng với vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây bệnh cháy bìa lá lúa” của Đặng Hoài An, Nguyễn Thị Phi Oanh và Nguyễn Đắc Khoa năm 2017, thì cám và trấu xay là 2 loại chất mang có khả năng duy trì mật độ vi sinh vật cao sau 6 tháng tồn trữ.
Trong cám gạo có chứa lượng lớn khoáng vi lượng (Cu, Fe, Zn…) và khoáng đa lượng (Ca, Mg, Si…) có vai trò tăng cường quá trình hình thành nội bào tử, đó có thể là cơ chế góp phần giúp duy trì mật độ vi khuẩn được ổn định sau thời gian dài tồn trữ. [21]
Cám gạo là nguyên liệu rất rẻ có thể tìm kiếm ở các cửa hàng bán đồ khô, cửa hàng bán gạo hay nơi xay xát gạo.
25
❖ Giá thành cho một sản phẩm
Bảng 1.7 Bảng giá cho một sản phẩm chếphẩm sinh học xử lý nước thải ô nhiễm
STT 1 2 3 4 5 6 Ghi chú:
Đơn vị1: là đơn vị của khối lượng nguyên liệu phải mua ít nhất trong một lần mua Đơn vị2: là đơn vị của khối lượng nguyên liệu cần dùng để tạo ra một sản phẩm
Có thể thấy để tạo ra 1 sản phẩm là chế phẩm sinh học xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ có giá thành rất rẻ và có thể đem lại hiệu quả tương ứng với các chế phẩm sinh học đang được bán trên thị trường với giá thành cao.
1.5. Tổng quan vềquá trình lên men1.5.1. Bản chất của quá trình lên men 1.5.1. Bản chất của quá trình lên men
Lên men là sự chuyển hoá cacbonhidrat và một vài hợp chất hữu cơ khác thành những chất mới dưới tác dụng của enzyme do vi sinh vật gây ra. Lên men cũng được sử dụng rộng rãi trong sự tăng sinh khối của vi sinh vật trên môi trường sinh trưởng, sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật. [12]
1.5.2. Tác nhân của quá trình lên men
Tác nhân chính của quá trình lên men là các tế bào vi sinh vật, hoặc có thể là enzyme của chúng đã được chế tạo.
Tùy thuộc vào hệ enzyme từng loại vi sinh vật mà quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng thu được các phẩm khác nhau. [12]
1.5.3. Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trong quá trình lên men Trongmôi trường dinh dưỡng, mỗi loài vi sinh vật đều phát triển theo các môi trường dinh dưỡng, mỗi loài vi sinh vật đều phát triển theo các
giai đoạn nhất định, có tính quy luật rõ rệt. Nghiên cứu quy luật này sẽ giúp ta có đầy đủ cơ sở khoa học điều khiển quá trình này theo mong muốn.
Quá trình phát triển của vi sinh vật trong môi trường được chia thành các giai đoạn sau:
a. Pha tiềm phát (pha lag)
Vi sinh vật mới được cấy vào môi trường chưa tăng về mặt số lượng. Những yếu tố của môi trường bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm, pH môi trường, đặc biệt là chất dinh dưỡng có ảnh hưởng rất lớn đến pha tiềm phát. Nếu môi trường nuôi cấy phù hợp thì thời gian làm quen với môi trường được rút ngắn – pha tiềm phát ngắn.
Ngoài ra vấn đề chủng loài vi sinh vật cũng có liên quan nhiều đến thời gian của pha tiềm phát. Trong điều kiện thuận lợi, pha này chỉ kéo dài trong vài phút đến vài chục phút, có khi hàng giờ nếu điều kiện kém thuận lợi hơn.
b. Pha logarit (pha chỉ số)
Trong pha này, số lượng vi sinh vật tăng với tốc độ rất nhanh, vì sau khi làm quen với môi trường, vi sinh vật bắt đầu tiến hành sinh sản với tốc độ khá cao. Thời gian sinh sản của một thế hệ phụ thuộc vào loài vi sinh vật.
Sau một thời gian nuôi cấy, ở cuối pha logarit, điều kiện sinh trưởng trong môi trường thay đổi nhiều, chất dự trữ trong môi trường cạn dần, một số sản phẩm của sự trao đổi có tính độc tích tụ lại, pH môi trường thay đổi. Sự chuyển hóa năng lượng bị chậm dần. Số tế bào chết xuất hiện. Sự tăng tổng số tế bào sống chậm lại và dẫn tới các tế bào mới hình thành bằng số lượng tế bào chết và quá trình sinh trưởng bước sang pha cân bằng.
27
c. Pha cân bằng
Trong pha này, tổng số tế bào gần như không thay đổi. Hiện tượng này không có nghĩa là vi sinh vật ngừng sinh sản mà thực ra vi sinh vật vẫn sinh sản tiếp tục nhưng trong một đơn vị thời gian, số tế bào mới sinh ra bằng số tế bào chết đi. Chất dinh dưỡng trong pha này giảm nhiều, điều này dẫn đến số tế bào mới sinh ra giảm, tế bào chết ngày càng nhiều. Đặc biệt là các quá trình lên men, ở pha này, vi sinh vật tích tụ nhiều sản phẩm trong môi trường.
d. Pha suy vong
Trong pha này, tổng số tế bào giảm dầm, số vi sinh vật chết nhiều hơn số vi sinh vật sinh ra. Điều này xảy ra là do điều kiện sống tạo nên, chủ yếu là các chất dinh dưỡng đã cạn kiệt trong môi trường nuôi cấy. [12]
28
CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và nội dung nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Khả năng xử lý ô nhiễm hữu cơ trong môi trường nước của chế phẩm sinh học(vì thời gian và không gian nghiên cứu có hạn nên đề tài này chỉ nghiên cứu tại nguồn nước thải sinh hoạt).
- Phạm vi nghiên cứu: cơ chất sử dụng: trái chuối, vi sinh vật, các chủng vi khuẩn có lợi, nấm men có lợi cho việc xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ.
2.1.2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở khoa học, xây dựng quy trình tạo chế phẩm sinh học xử lý nước thải sinh hoạt ô nhiễm hữu cơ.
- Đánh giá một số chỉ tiêu trong quá trình lên men tạo chế phẩm (Các chỉ tiêu màu sắc, mùi vị, nhiệt độ, pH và mật độ vi sinh vật tổng số).
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt ô nhiễm hữu cơ.
2.2. Nguyên liệu và dụng cụsửdụng2.2.1. Nguyên liệu 2.2.1. Nguyên liệu
- Chuối Tiêu chín vàng cả phần thịt và vỏ, đảm bảo không thối - Nước sạch không chứa Clo và kim loại
- Đường cát vàng - Men nấu rượu - Men vi sinh
- Sữa chua không đường - Cám gạo
2.2.2. Dụng cụvà thiết bị
a. Dụng cụ và thiết bịlên men chế phẩm sinh học xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ
- Dụng cụ chứa: lựa chọn bình chứa trong suốt (dễ dàng quan sát hiện tượng) có chất liệu bền, đàn hồi như bình thủy tinh, bình nhựa...
- Dụng cụ xay nghiền: máy xay
29
- Dụng cụ khuấy: bằng nhựa, gỗ, không sử dụng dụng cụ kim loại để tránh tạo muối kim loại vào môi trường nuôi cấy.
- Ray lọc, vải thô: lọc bã, loại bỏ phần chất rắn không cần thiết sau quá trình
lên men
- Cân điện tử: định lượng chính xác lượng nguyên liệu tạo chế phẩm - Bút đo nhiệt độ, bút đo pH môi trường chất lỏng: theo dõi yếu tố về nhiệt độ, pH của chế phẩm.
b. Dụng cụ và thiết bị thử nghiệm mẫu nước thải
- Cốc trong suốt: sử dụng đựng mẫu nước thải thử nghiệm
- Cốc đong thể tích chất lỏng: đong chính xác lượng mẫu nước thải thử nghiệm
- Pipet và quả bóp cao su: lấy thể tích mẫu chế phẩm
- Bút đo pH môi trường chất lỏng: theo dõi pH của mẫu nước thải thử nghiệm
- Bút và sổ ghi chép
- Điện thoại: bấm giờ, chụp ảnh
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tiếp cận
- Các vi sinh vật có khả năng hấp thụ, xử lý mùi khai, hôi thối; vi sinh vật ức chế nhóm vi sinh vật gây mùi,
30
Phương pháp Quy trình thực tiếp cận hiện Tiếp cận sinh thái học Tiếp cận kinh tế Tiếp cận kế thừa Xây dựng quy Tiếp cận logic trình chế tạo chế
phẩm sinh học Thực nghiệm chế tạo chế phẩm, kiểm tra chất lượng chế phẩm Thử nghiệm,
đánh giá hiệu quả
xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ
Xử lý số liệu, phân tích, thống kê và trình bày kết quả
Nội dung thực hiện gây bệnh
-Điều kiện và nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh vật có lợi phát triển
-Điều kiện ức chế các vi sinh vật có hại phát triển Sử dụng nguồn nguyên liệu có sẵn từ tự nhiên, giá thành rẻ, nguồn cung dồi dào, có giá trị dinh dưỡng cao cho vi sinh vật phát triển
Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ
-Chuẩn bị nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị -Quy trình thực hiện
-Thực nghiệm chế tạo chế phẩm sinh học -Kiểm tra các chỉ tiêu của chế phẩm: pH chế phẩm, nhiệt độ chế phẩm, mùi vị, màu sắc và mật độ vi sinh vật.
-Thử nghiệm xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ: nước thải hữu cơ có nguồn gốc từ chất thải động vật, chất thải thực vật (nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi,...)
-Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ (trước và sau các khoảng thời gian xử lý, liều lượng xử lý, thời gian xử lý, các chỉ tiêu về pH, mùi vị, màu sắc, độ đục)
Khóa luận tốt nghiệp hoàn chỉnh
download by :
skknchat@g mail.com
2.3.1. Phương pháp kếthừa tài liệu
Phương pháp thu thập tài liệu được sử dụng trong nghiên cứu này trên cơ sở kế thừa, phân tích và tổng hợp các nguồn tài liệu, thông tin liên quan đến các vấn đề nghiên cứu. Mục đích của phương pháp này là thu thập các dữ liệu, thông tin làm cơ sở khoa học cho việc tạo chế phẩm sinh học để xử lý ô nhiễm trong nước thải sinhhoạt. Các tài liệu, thông tin liên quan như:
- Thành phần và đặc tính của nước thải hữu cơ [11] - Các vi sinh vật có khả năng phân giải chất hữu cơ [11]
- Các vi sinh vật trong nước phân giải chất hữu cơ không tạo mùi khai, hôi thối (vi sinh vật hiếu khí) [11]
- Các vi sinh vật trong nước phân giải chất hữu cơ phân giải chất hữu cơ tạo mùi khai, hối thối (vi sinh vật kỵ khí) [11]
- Các vi sinh vật có khả năng hấp thụ, xử lý mùi khai, hôi thối; vi sinh vật ức chế nhóm vi sinh vật gây mùi, gây bệnh. [10], [17], [19], [20], [22]
- Điều kiện và nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh vật có lợi phát triển và ức chế các vi sinh vật có hại phát triển. [10], [17], [19], [20], [22]
- Nguồn nguyên liệu có sẵn từ tự nhiên, giá thành rẻ, nguồn cung dồi dào, có giá trị dinh dưỡng cao cho vi sinh vật phát triển. [6], [7], [9], [15], [20].
Dựa trên các nguồn thông tin, tài liệu thu thập được để làm cơ sở cho việc tìm ra cơ sở để chế tạo chế phẩm sinh học xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ.
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu xây dựng công thức và thực nghiệm chếtạo chế phẩm sinh học
Xây dựng công thức và triển khai thực nghiệm lên men tạo chế phẩm sinh học dựa theo cơ sở lý thuyết đã được xác định.
Quy trình tạo chế phẩm dựa trên sự kế thừa quy trình tạo sản phẩm tương ứng. Cách thức tạo chế phẩm được sơ lược như sau:
- Bước 1: Tạo môi trường lên men giống. - Bước 2: Cấy men giống
- Bước 3: Chăm sóc tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển (lên men) - Bước 4: Thu hoạch, kiểm tra sản phẩm