LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Đặng Diễm Hồng – Trưởng Phòng Công nghệ Tảo đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt quá trình thực tập và làm luận văn tốt nghiệp.
Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn của học viên cao học Đinh Thị Ngọc Mai, ThS. NCS. Ngô Thị Hoài Thu, KS. Đinh Đức Hoàng cùng tập thể cán bộ Phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Đồng thời, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể thầy cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã truyền thụ những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện Công nghệ sinh học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người đã quan tâm giúp đỡ và động viên, khuyến khích tôi trong suốt thời gian qua để tôi hoàn thành luận văn được tốt hơn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2010
Học viên cao học
Nguyễn Minh Phương
CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
ADN | Axit deoxyribonucleotit |
BOD | Biological oxygen demand |
COD | Chemical oxygen demand |
CFU | Colony Form Unit |
Nitơ tổng số | Nts |
OD | Optical density |
PHA | Poly-3-hydroxyalkanoates |
Photpho tổng số | Pts |
TLK | Trọng lượng khô |
Spirulina platensis | S. platensis |
VSV | Vi sinh vật |
MỞ ĐẦU............................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU......................................................................... 4
1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu............................................ 4
1.1.1 Điều kiện tự nhiên..................................................................................................... 4
1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội............................................................................................ 4
1.1.3 Công nghệ sản xuất bún truyền thống tại làng bún Phú Đô..................................... 5
1.2 Nước thải và phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính......................... 6
1.2.1 Phân loại nước thải và các chất gây ô nhiễm trong nước thải................................ 6
1.2.2 Hệ vi sinh vật trong nước thải................................................................................... 8
1.2.3 Cơ sở sinh học của quá trình làm sạch nước thải.................................................... 9
1.2.4 Cơ chế phân giải tinh bột nhờ vi sinh vật................................................................ 11
1.2.5 Xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính................................................... 12
1.3 Nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm bằng vi tảo....................................... 15
1.4 Giới thiệu chung về tảo lam Spirulina.................................................................. 17
1.4.1 Đặc điểm hình thái và cấu trúc tế bào của tảo lam Spirulina............................... 17
1.4.2 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa và thành phần dinh dưỡng của tảo lam
Spirulina............................................................................................................................ 18
1.4.3 Tình hình nghiên cứu tảo lam Spirulina................................................................. 23
1.5 Giới thiệu chung về chất dẻo sinh học và PHAs................................................. 28
1.5.1 Giới thiệu chung về chất dẻo sinh học.................................................................... 28
1.5.2 Giới thiệu về PHAs.................................................................................................. 30
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................. 34
2.1 Vật liệu nghiên cứu................................................................................................... 34
2.2 Phương pháp nghiên cứu......................................................................................... 37
2.2.1 Phương pháp xác định số lượng các nhóm VSV trong nước thải và trong
bùn hoạt tính....................................................................................................................... 37
2.2.2 Phương pháp nuôi tạo bùn hoạt tính........................................................................ 40
2.2.3 Phương pháp xác định các thông số xử lý nước thải tối ưu................................... 41
2.2.4. Xác định tốc độ sinh trưởng phát triển của tảo lam Spirulina platensis bằng phương pháp đo mật độ quang học (OD) tại bước sóng 420 nm............................................................................ 43
2.2.5. Xác định hiệu quả xử lý nước thải sau từng giai đoạn.......................................... 43
2.2.6. Phương pháp xác định hàm lượng PHA của tảo Spirulina platensis................. 45
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................. 46
3.1 Kết quả đánh giá hiện trạng và đặc trưng của nước thải sản xuất bún tại
làng bún Phú Đô............................................................................................................... 46
3.2 Kết quả xác định thời gian lắng tối ưu cho VSV phát triển.............................. 48
3.3 Kết quả nuôi tạo bùn hoạt tính từ nước thải sản xuất bún................................ 50
3.4 Kết quả xác định hàm lượng bùn hoạt tính tối ưu cho quá trình xử lý........... 52
3.5 Kết quả xác định nồng độ Nitơ và Photpho tối ưu.............................................. 53
3.5.1 Kết quả xác định nồng độ Nitơ tối ưu.................................................................... 53
3.5.2 Kết quả xác định nồng độ Photpho tối ưu.............................................................. 54
3.6 Kết quả xác định thời gian sục tối ưu đối với nước thải.................................... 55
3.7 Kết quả về sự thay đổi các thông số đặc trưng của nước thải và VSV phân
giải tinh bột trong các giai đoạn xử lý nước thải sản xuất bún Phú Đô................ 56
3.8 Sinh trưởng của tảo lam Spirulina platensis CNTĐB thu được trong nước thải làng nghề bún Phú Đô........................................................................................................................................ 61
3.9 Kết quả phân tích hàm lượng PHA ở chủng Spirulina platensis CNT và
CNTĐB.............................................................................................................................. 63
3.9.1 Kết quả phân tích hàm lượng PHA tích lũy ở chủng Spirulina platensis CNT dưới điều kiện tạp dưỡng và chiếu tia UV........................................................................................................................ 63
3.9.2 Xác định hàm lượng PHA trong sinh khối tảo Spirulina thu được sau 20 ngày nuôi cấy trong môi trường nước thải sản xuất bún........................................................................................................ 66
3.10 Đánh giá sơ bộ hiệu quả xử lý nước thải sản xuất bún.................................... 66
CHƯƠNG 4 . KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................ 68
Kết luận............................................................................................................................... 68
Kiến nghị............................................................................................................................ 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 71
PHỤ LỤC............................................................................................................................................
DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Quần thể VSV trong bùn hoạt tính....................................................................... 14
Bảng 2. Tính chất vật lý của một vài dạng PHA và polypropylene.................................. 31
Bảng 3. Thành phần môi trường SOT................................................................................ 36
Bảng 4. Bảng tra MPN dùng cho loạt 3 ống nghiệm ở 3 nồng độ pha loãng liên
tiếp...................................................................................................................................... 39
Bảng 5. Đặc trưng của nước thải sản xuất bún tại hệ thống cống chung cuối làng
Phú Đô............................................................................................................................... 47
Bảng 6. Sự biến động về thành phần VSV tổng số trong nước thải được lấy từ hệ
thống cống chung cuối làng............................................................................................... 48
Bảng 7. Thành phần và số lượng VSV trong bùn hoạt tính đã nuôi được
(CFU/ml)............................................................................................................................ 50
Bảng 8. VSV tổng số có mặt trong nước thải được bổ sung bùn hoạt tính nuôi tạo
được ở các nồng độ khác nhau......................................................................................... 52
Bảng 9. Số lượng VSV phân giải tinh bột có trong nước thải sau khi được bổ sung
phân đạm có nồng độ khác nhau....................................................................................... 54
Bảng 10. Số lượng VSV phân giải tinh bột có trong nước thải sau khi được bổ
sung phân lân có nồng độ khác nhau................................................................................. 55
Bảng 11. Sự thay đổi VSV tổng số phân giải tinh bột theo thời gian sục ở nước
thải được bổ sung 5% bùn hoạt tính, phân đạm là 100 mg/l và phân lân là
80 mg/l................................................................................................................................ 56
Bảng 12. Quy trình xử lý nước thải sản xuất bún tại hệ thống cống chung cuối làng
bún Phú Đô bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB........... 57
Bảng 13. Sự thay đổi các thông số COD, BOD5, Nts, Pts và VSV phân giải tinh bột
trong các giai đoạn xử lý nước thải sản xuất bún Phú Đô............................................... 60
Bảng 14. Hàm lượng PHAs tích lũy ở S. platensis CNT khi môi trường được bổ
sung các nguồn cácbon khác nhau..................................................................................... 64
Bảng 15. Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất bún bằng bùn hoạt tính và chủng tảo
lam Spirulina platensis CNTĐB..................................................................................... 67
DANH MỤC HÌNH
Hình 1A. Hình ảnh về Spirulina platensis...................................................................... 18
Hình 1B. Hình ảnh về Spirulina maxima........................................................................ 18
Hình 2. Hình ảnh về Spirulina platensis trên thị trường dưới dạng dược phẩm.......... 23
Hình 3. Cấu trúc của PHAs............................................................................................... 31
Hình 4. Hình thái chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB được nuôi trong
môi trường SOT................................................................................................................. 34
Hình 5. Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước thải sản xuất bún ở làng nghề bún Phú Đô
bằng bùn hoạt tính và tảo lam Spirulina platensis CNTĐB........................................... 44
Hình 6A. Địa điểm thu mẫu nước thải tại cống chung thứ nhất cuối làng..................... 46
Hình 6B. Nước thải tại cống chung thứ nhất cuối làng................................................... 46
Hình 6C. Địa điểm thu mẫu nước thải tại cống chung thứ hai cuối làng....................... 46
Hình 6D. Nước thải tại cống chung thứ hai cuối làng..................................................... 46
Hình 7A. Hình ảnh khuẩn lạc vi khuẩn có mặt trong nước thải sau 6 giờ....................... 50
Hình 7B. Hình ảnh khuẩn lạc nấm men có mặt trong nước thải sau 18 giờ................... 50
Hình 7C. Hình ảnh khuẩn lạc nấm mốc có mặt trong nước thải sau 18 giờ................... 50
Hình 7D. Hình ảnh khuẩn lạc nấm mốc có mặt trong nước thải sau 24 giờ ................. 50
Hình 8A. Vi khuẩn phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính................................... 51
Hình 8B. Nấm men phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính................................. 51
Hình 8C. Nấm mốc phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính................................. 52
Hình 8D. Xạ khuẩn phân giải tinh bột có mặt trong bùn hoạt tính.................................. 52
Hình 9A. Thí nghiệm trước khi bổ sung tảo..................................................................... 58
Hình 9B. Thí nghiệm sau 1 ngày nuôi cấy tảo trong nước thải....................................... 58
Hình 9C. Thí nghiệm sau 6 ngày nuôi cấy tảo trong nước thải....................................... 59
Hình 9D. Thí nghiệm sau 20 ngày nuôi cấy tảo trong nước thải.................................... 59
Hình 10. Sinh trưởng của chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB qua các ngày
nuôi cấy trong nước thải sản xuất bún đã qua giai đoạn xử lý bằng bùn hoạt tính và
sục khí................................................................................................................................. 62
Hình 11A. Hình thái sợi tảo chủng CNTĐB trước khi nuôi trong nước thải................. 63
Hình 11B. Hình thái sợi tảo chủng CNTĐB sau khi nuôi trong nước thải
20 ngày................................................................................................................................ 63
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét