intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đồ án tốt nghiệp: Tìm hiểu khả năng tăng sinh phân lập và đánh giá hoạt lực của vi khuẩn AOB và NOB có nguồn gốc từ nước thải chế biến thủy sản

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST
Báo xấu
37
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp được thực hiện với mục tiêu nhằm tìm hiểu khả năng tăng sinh, phân lập các chủng vi khuẩn AOB và NOB có nguồn gốc từ nước thải chế biến thủy sản, đánh giá hoạt lực của các chủng vi khuẩn AOB và NOB phân lập được trên môi trường nuôi cấy tương ứng của chúng. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Tìm hiểu khả năng tăng sinh phân lập và đánh giá hoạt lực của vi khuẩn AOB và NOB có nguồn gốc từ nước thải chế biến thủy sản

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU KHẢ NĂNG TĂNG SINH PHÂN LẬP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT LỰC CỦA VI KHUẨN AOB VÀ NOB CÓ NGUỒN GỐC TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: VI SINH MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Hoài Hương Sinh viên thực hiện : Trương Cao Dương MSSV: 0851110028 Lớp: 08DSH5 TP. Hồ Chí Minh, 2012
  2. LỜI CAM ĐOAN Đồ án tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Hoài Hương, Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh. Những kết quả có được trong đồ án này là hoàn toàn không sao chép từ đồ án tốt nghiệp của người khác dưới bất kỳ hình thức nào. Các số liệu trích dẫn trong đồ án tốt nghiệp này là hoàn toàn trung thực. Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về đồ án tốt nghiệp của mình. TP.HCM, ngày 21 tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện
  3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc chân thành nhất đến ba mẹ và gia đình đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em được cắp sách đến trường, theo đuổi con đường học vấn mà em đã chọn suốt 16 năm qua. Lời thứ hai, cho em gửi lời tri ân chân thành nhất đến các thầy các cô những người đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho em những kiến thức hay và bổ ích nhất trong suốt những năm em ngồi trên ghế nhà trường và giảng đường đại học, cho em một hành trang tri thức vững chắc vào đời để thực hiện những ước mơ, những hoài bão mà em đang ấp ủ. Em xin chân thành cảm ơn các thầy các cô cùng ban giám hiệu nhà trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất từ điều kiện học tập, trang thiết bị máy móc hiện đại để em có thể làm việc và thực hiện đề tài tốt nghiệp của em đạt kết quả tốt nhất. Và đặc biệt là em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Hoài Hương: cô đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo hết mình, giúp đỡ tận tình em trong suốt thời gian dài làm đồ án để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với kết quả tốt nhất. Lời cuối cùng, cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến các bạn của em, những người luôn động viên, luôn sát cánh bên em và giúp đỡ em hết mình để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp với kết quả tốt nhất. Em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 21 tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện ii  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AOB: Ammonia-Oxidizing Bacteria cBOD: carbonaceous BOD CBTS: Chế biến thủy sản DO: Dissolved Oxygen ĐC: Đối chứng MLVSS: Mixed liquor volatile suspended solids NOB: Nitrite-Oxidizing Bacteria RAS: Return Activated Sludge TN: Thí nghiệm TS4: Thủy sản 4 W1: Winogradsky 1 W2: Winogradsky 2 iii  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các giống của vi khuẩn nitrate hóa. ................................................................. 17 Bảng 1.2. Sinh lý học cơ bản và những đặc trưng về cấu trúc của Nitrosomonas và Nitrobacter. ..................................................................................................................... 18 Bảng 1.3. Sự tăng về kích thước quần thể của Nitrosomonas và Nitrobacter sau 72 giờ. .. 13 Bảng 1.4. Nồng độ DO và quá trình nitrate hóa đạt được. ................................................ 23 Bảng 1.5. pH và quá trình nitrate hóa............................................................................... 24 Bảng 1.6. Nhiệt độ và quá trình nitrate hóa. ..................................................................... 25 Bảng 1.7. Những dạng của sự ức chế và độc chất. ........................................................... 27 Bảng 2.1. Cường độ màu của NH4+ - NO2- & NO3- với thuốc thử tương ứng trong phản ứng định tính. ......................................................................................................................... 38 Bảng 2.2. Thể tích mẫu còn lại của 10 bình AOB nuôi cấy sau khi đã lấy mẫu định lượng.41 Bảng 2.3. Kết quả OD của 6 chủng vi khuẩn sau 48 giờ nuôi lắc và thể tích huyền phù tế bào cần hút cho thí nghiệm khảo sát. ............................................................................... 42 Bảng 2.4. Kết quả OD của 3 chủng vi khuẩn khảo sát sau 48 giờ tăng sinh và thể tích huyền phù tế bào cần hút cho thí nghiệm. ........................................................................ 44 Bảng 3.1. Thử nghiệm định tính mẫu tăng sinh AOB trong môi trường W1 từ nước thải TS4. ................................................................................................................................ 48 Bảng 3.2. Đặc điểm hình thái của 4 chủng vi khuẩn phân lập được trên W1. ................... 49 Bảng 3.3. Hàm lượng NH4+ - NO2- & NO3- qua “Thử nghiệm định tính” 10 bình mẫu nuôi cấy AOB. ........................................................................................................................ 51 Bảng 3.4. Hàm lượng NH4+ - NO2- & NO3- trong 10 bình mẫu AOB và hiệu quả chuyển hóa cơ chất. ..................................................................................................................... 53 Bảng 3.5. Kết quả định tính 10 bình mẫu AOB tiếp tục được tăng sinh trong vòng 13 ngày (sau khi đã được thay môi trường AOB mới). .................................................................. 56 Bảng 3.6. Tổng kết các chủng vi khuẩn nitrate hóa phân lập được trên môi trường W2. ... 58 Bảng 3.7. Hiệu quả chuyển hóa nitrite và nitrate hóa sau 6 ngày tăng sinh. ...................... 61 iv  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1. Hiện tượng cá chết hàng loạt trên sông do nhiễm độc. ...................................... 08 Hình 1.2. pH và sự chuyển đổi của NH3 và ion NH4+ ...................................................... 09 Hình 1.3. Hiện tượng tảo nở hoa. ..................................................................................... 10 Hình 1.4. Hội chứng da xanh ở trẻ em. ............................................................................ 10 Hình 1.5. Chu trình nitơ trong nước thải. ......................................................................... 11 Hình 1.6. Quy trình phân lập tuyển chọn, cải biến các VSV nguồn gốc tự nhiên để sản xuất chế phẩm sinh học xử lý ô nhiễm. .................................................................................... 28 Hình 2.1. Phương trình đường chuẩn NH4+……………………………… ....................... 42 Hình 2.2. Phương trình đường chuẩn NO2 -…………………………………………… ..…42 Hình 2.3. Phương trình đường chuẩn NO3 ................................................................................................................... 43 Hình 3.1. Nồng độ các dạng nitơ NH4+ - NO2- & NO3- trong 11 bình tăng sinh AOB. ...... 54 Hình 3.2. Hiệu quả xử lý N – Amoni và hiệu quả nitrate hóa của các quần thể vi sinh vật trong 10 bình tăng sinh AOB. .......................................................................................... 54 Hình 3.3. Các mẫu vi khuẩn phân lập trên thạch W2: a) Mẫu 1, b) Mẫu 2, c) Mẫu 3, d) Mẫu 5, e) Mẫu 7, f) Mẫu MV1. ....................................................................................... 59 Hình 3.4. Biến thiên N – nitrite trong môi trường W2 khi cấy vi khuẩn phân lập từ nước thải CBTS. ...................................................................................................................... 60 Hình 3.5. Nồng độ N – nitrate (mg/L) sinh ra trong môi trường W2 khi cấy các chủng phân lập. ................................................................................................................................. 60 Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện khả năng chuyển hóa N – NO2- của 3 mẫu trong suốt thời gian khảo sát. .......................................................................................................................... 62 Hình 3.7. Biến đổi nồng độ N – nitrate tạo thành theo thời gian khảo sát các mẫu phân lập... ................................................................................................................................ 62 Hình 3.8. Biến đổi hiệu quả chuyển hóa nitrite và nitrate hóa theo thời gian của các mẫu phân lập. .......................................................................................................................... 63 Sơ đồ 2.1. Sơ đồ tăng sinh, phân lập và khảo sát hoạt lực của vi khuẩn AOB và NOB có nguồn gốc từ nước thải CBTS. ........................................................................................ 46     v  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..........................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ iii DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ VÀ BIỂU ĐỒ ................................ v LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. vi 1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1 2. Tình hình nghiên cứu ............................................................................................... 2 2.1  Trên thế giới ....................................................................................................................... 2  2.2  Tại Việt Nam ....................................................................................................................... 2  3. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................ 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................... 2 5. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 4 1.1 Giới thiệu về những hợp chất có bản chất nitơ (Nitrogenous Compounds) .............. 5 1.1.1 Amino acids .......................................................................................................................... 5  1.1.2 Proteins .................................................................................................................................. 6  1.1.3 Urea ........................................................................................................................................ 6  1.2 Những ảnh hưởng của những chất thải có bản chất nitơ đến môi trường sống và nước thải ..................................................................................................................... 7 1.2.1 Sự cạn kiệt oxi hòa tan (DO) ............................................................................................. 7  1.2.2 Độc tính (Toxicity) ............................................................................................................... 7  1.2.3 Sự thiếu oxi trong nước (Eutrophication) ....................................................................... 9  1.2.4 Sự làm mất khả năng vận hành oxi trong máu (Methemoglobinemia) ................... 10  1.3 Chu trình nitơ trong nước thải (The Wastewater Nitrogen Cycle) ......................... 11 1.4 Giới thiệu về quá trình nitrate hóa trong môi trường (Introduction to Nitrification)............................................................................................................... 14 1.5 Những vi khuẩn oxi hóa nitơ hay vi khuẩn nitrate hóa (Nitrifying Bacteria) ......... 15 1.6 Những sinh vật chỉ thị hay những chất chỉ thị cho quá trình Nitrate hóa (Indicators of Nitrification) ......................................................................................... 21 vi  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG 1.7 Những yếu tố hay điều kiện môi trường ảnh hưởng đến vi khuẩn nitrate hóa và quá trình nitrate hóa .................................................................................................... 22 1.7.1 Sự tích lũy NO2 ................................................................................................................... 22  1.7.2 Oxi hòa tan (DO) ............................................................................................................... 22  1.7.3 Tính kiềm và pH ................................................................................................................. 23  1.7.4 Nhiệt độ (Temperature) .................................................................................................... 24  1.7.5 Sự ức chế và độc tính (Inhibition and Toxicity) ........................................................... 25  1.8 Tăng cường sinh học (Bioaugmentaion) [10] ........................................................ 26 1.8.1 Định nghĩa ........................................................................................................................... 26  1.8.2 Phương pháp tăng cường sinh học ................................................................................. 27  1.9 Các nghiên cứu liên quan đến quá trình phân lập, nuôi cấy các chủng vi khuẩn Nitrate hóa .................................................................................................................. 27 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 30 2.1 Thời gian và địa điểm ........................................................................................... 31 2.2 Vật liệu – Hóa chất – Dụng cụ & thiết bị .............................................................. 31 2.2.1 Vật liệu ................................................................................................................................. 31  2.2.2 Hóa chất .............................................................................................................................. 31  2.2.2.1 Thành phần môi trường phân lập, nuôi cấy ..................................................... 31 2.2.2.2 Các loại hóa chất sử dụng trong thí nghiệm .................................................... 33 2.2.3 Dụng cụ và thiết bị............................................................................................................. 33  2.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu .................................................................. 34 2.3.1 Nội dung nghiên cứu chính .............................................................................................. 34  2.3.2 Phương pháp thu nhận và vận chuyển mẫu nước thải ............................................... 34  2.3.3 Phương pháp phân lập...................................................................................................... 34  2.3.4 Phương pháp định tính môi trường nuôi cấy ............................................................... 35  2.3.5 Phương pháp xác định đặc điểm hình thái vi khuẩn phân lập .................................. 37  2.3.6   Khảo sát khả năng mọc trên môi trường agar hữu cơ đối với 4 chủng nghi ngờ là vi khuẩn nitrite hóa đã phân lập được trên môi trường W1......................................... 40 2.3.8 Thử nghiệm tăng sinh khối 10 bình nuôi cấy AOB: .................................................... 41  vii  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG 2.3.9 Khảo sát khả năng chuyển hóa của 6 chủng vi khuẩn nitrate hóa đã phân lập được trên môi trường W2 lỏng .................................................................................................. 41  2.3.10  “Khảo sát khả năng chuyển hóa” của 3 chủng vi khuẩn nitrate hóa chọn lọc  trên môi trường giàu vi lượng NOB (1g NaNO2/l) .................................................................44  CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ................................................................ 47 3.1 Kết quả tăng sinh phân lập và khảo sát hoạt lực nitrite hóa của AOB từ nước thải nhà máy chế biến thủy sản (CBTS) ...................................................................... 48 3.1.1 Tăng sinh phân lập AOB lần I ......................................................................................... 48  3.1.1.1 Kết quả thử nghiệm định tính .......................................................................... 48 3.1.1.2 Kết quả phân lập............................................................................................. 49 3.1.1.3 Kết quả khảo sát khả năng mọc của 4 chủng vi khuẩn nitrite hóa trên môi trường agar hữu cơ .................................................................................................... 50 3.1.2 Tăng sinh phân lập AOB lần II ....................................................................................... 50  3.1.3 Tăng sinh phân lập AOB lần III ...................................................................................... 51  3.1.3.1 Kết quả thử nghiệm định tính .......................................................................... 51 3.1.3.2 Kết quả định lượng hàm lượng NH4+ - NO2- & NO3- có trong 10 bình nuôi cấy AOB vừa mới phân lập được ở trên ...................................................................... 52 3.1.3.3 Kết quả định tính lại 10 bình AOB sau khi thêm môi trường mới vào và tăng sinh tiếp tục trong 13 ngày ......................................................................................... 55 3.2 Kết quả tăng sinh phân lập và khảo sát hoạt lực nitrate hóa của các chủng NOB có nguồn gốc từ nhà máy chế biến thủy sản (CBTS) ................................................... 57 3.2.1 Tăng sinh phân lập NOB lần I ........................................................................................ 57  3.2.1.1 Kết quả định tính ............................................................................................ 57 3.2.1.2 Kết quả phân lập............................................................................................. 57 3.2.1.3 Khảo sát khả năng chuyển hóa của 6 mẫu vi khuẩn phân lập được trên môi trường lỏng W2 .......................................................................................................... 59 3.2.1.4 Khảo sát khả năng chuyển hóa của các quần thể NOB trong thí nghiệm tăng sinh trên môi trường lỏng NOB (1g NaNO2/l) ............................................................. 61 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................... 65 4.1 Kết luận ................................................................................................................ 66 4.2 Kiến nghị .............................................................................................................. 66 viii  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 68 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH............................................................................................... 70 PHỤ LỤC BẢNG ....................................................................................................... 92   ix  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: - Việt Nam được mệnh danh là “Rừng vàng - Biển bạc” với sự phong phú và đa dạng về tài nguyên thiên nhiên. Nước ta có chiều dài bờ biển dài hàng ngàn km từ Bắc vào Nam, chính vì vậy mà chúng ta sở hữu được một nguồn tài nguyên biển vô cùng vô tận, đặc biệt nhất là nguồn lợi thủy hải sản vô cùng phong phú. Chính vì thế đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp đánh bắt và chế biến thủy hải sản ở các tỉnh ven biển và ở các thành phố lớn của nước ta. - Ngành công nghiệp chế biến thủy sản ở nước ta đã phát triển không ngừng trong những năm gần đây và đang là ngành mũi nhọn trong việc thúc đẩy phát triển nền kinh tế của nước nhà, mang lại nhiều lợi nhuận kinh tế cho đất nước, tạo ra nhiều công ăn việc làm cho người dân … Tuy nhiên, bên cạnh những mặt tích cực ấy, thì còn rất nhiều công ty, nhà máy xí nghiệp chế biến thủy hải sản ở nước ta chưa có đầu tư và vận hành hệ thống xử lý nước thải; nước thải chế biến thủy sản được thải với lượng lớn ra ngoài môi trường, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là môi trường nước. - Nước thải chế biến thủy sản (nước thải giết mổ và rửa thủy sản) chứa hàm lượng hữu cơ rất cao, đặc biệt là các chất hữu cơ có chứa nitơ, khi chúng được thải ra ngoài môi trường sẽ gây ô nhiễm cho chủ yếu là các nguồn nước mặt như ao, hồ, sông, suối… và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Chính vì vậy để khắc phục tình trạng ô nhiễm này đã có nhiều biện pháp xử lý khác nhau nhằm hạn chế và giảm bớt hàm lượng chất thải hữu cơ có chứa nitơ trong hệ thống xử lý nước thải trước khi nước được thải ra ngoài. Và phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là xử lý bằng phương pháp sinh học để xử lý nước thải chế biến thủy sản (phù hợp với tính chất của nước thải chế biến thủy sản là giàu chất hữu cơ) với việc bổ sung vi sinh vật được phân lập nuôi cấy từ bên ngoài vào hệ thống xử lý nước thải nhằm tăng cường hiệu quả xử lý trước khi nước được thải ra ngoài. Dựa vào điểm này, chúng tôi đã đi đến quyết định chọn đề tài “Tìm hiểu khả năng tăng sinh phân lập và đánh giá hoạt lực của vi khuẩn AOB và NOB có nguồn gốc từ nước thải CBTS” với mục đích là tìm hiểu khả năng tăng sinh phân lập các chủng vi khuẩn nitrate hóa có khả năng xử lý nitơ từ nguồn nước thải chế biến thủy sản để có thể ứng dụng tạo ra các chế phẩm sinh học để bổ sung vào hệ thống xử lý nước thải giúp tăng hiệu quả xử lý nước thải cũng như loại bỏ hoàn toàn các chất thải có bản chất nitơ ra khỏi nước thải trước khi được thải ra ngoài môi trường. 1  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG 2. Tình hình nghiên cứu: 2.1 Trên thế giới: - Sự phân lập vi khuẩn nitrate hóa trong môi trường nuôi cấy thuần khiết đã được thực hiện thành công đầu tiên bởi Winogradsky (1890). Sự thành công này của ông đã được biết đến vài năm trước khi quá trình nitrate hóa được tìm ra là do những sinh vật sống thực hiện (Schloesing & Muntz, 1877) và sự cố gắng của Frankland cùng các cộng sự (1890) để phân lập những sinh vật ấy bằng những phương pháp vi khuẩn học thường dùng đã gặp thất bại. - Năm 1950, bằng phương pháp cải tiến từ phương pháp của Winogradsky, Jane Meiklejohn đã thành công trong việc phân lập chủng Nitrosomonas europaea từ sự nuôi cấy thuần khiết. Và cũng trong nghiên cứu này, bà cũng đã tìm ra được môi trường thích hợp (có bổ sung thành phần vi lượng cần thiết) để duy trì hoạt tính của các chủng vi khuẩn nitrate hóa (qua nhiều lần cấy chuyển môi trường để tăng sinh mà không bị mất hoạt tính như ban đầu bà đã vấp phải khi mới bắt đầu nghiên cứu). [11] - Năm 1960, Watson và cộng sự đã mở ra một kỉ nguyên mới trong việc phân lập và nuôi cấy loại vi khuẩn này, họ đã phát hiện ra và đặt tên cho hơn 16 chủng vi khuẩn oxi hóa NH3 khác. - Năm 1968, S.Soriano và N.Walker đã thành công trong việc phân lập và tinh sạch được Nitrosomonas và Nitrosocystis spp. bằng việc sử dụng môi trường agar tinh chế và một phương pháp thu nhận những tập đoàn với những pipet mao quản thủy tinh được hoạt động bởi máy vi thao tác đơn trước đây đã được mô tả bởi Soriano (1935). [20] 2.2 Tại Việt Nam: - Trần Liên Hà, Phạm Tuấn Anh, Nguyễn Thị Thanh (2007) đã phân lập được 4 chủng vi khuẩn nitrate hóa ứng dụng vào xử lý nước hồ bị ô nhiễm. [1] - Hoàng Phương Hòa, Trần Văn Nhị, Phạm Việt Cường, Nguyễn Thị Kim Cúc (2008) đã phân lập được 6 chủng vi khuẩn nitrate hóa từ nước lợ nuôi tôm và ứng dụng xử lý nitơ trong ao nước nuôi tôm. [2] 3. Mục đích nghiên cứu: - Tìm hiểu khả năng tăng sinh phân lập và đánh giá hoạt lực của vi khuẩn AOB và NOB có nguồn gốc từ nước thải CBTS. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu: - Tìm hiểu khả năng tăng sinh, phân lập các chủng vi khuẩn AOB và NOB có nguồn gốc từ nước thải CBTS. 2  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG - Đánh giá hoạt lực của các chủng vi khuẩn AOB và NOB phân lập được trên môi trường nuôi cấy tương ứng của chúng. 5. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp thu nhận và bảo quản mẫu nước thải. - Phương pháp phân lập vi khuẩn nitrate hóa. - Phương pháp thử nghiệm định tính. - Phương pháp xác định đặc điểm hình thái vi khuẩn phân lập. - Phương pháp định lượng NH4+ - NO2- và NO3- trong môi trường nuôi cấy.     3  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU     4  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG 1.1 Giới thiệu về những hợp chất có bản chất nitơ (Nitrogenous Compounds): - Sự đa dạng hóa của những hợp chất có thể rất khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc xả thải bao gồm cả những chất thải có bản chất nitơ. Ví dụ về những hợp chất có bản chất nitơ đã được tìm thấy trong nước thải công nghiệp bao gồm: analine (CH3CHNH2COOH), chất ức chế sự ăn mòn, chất thải của các sản phẩm từ sữa và chất thải từ lò mổ… - Analine: được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, những hóa chất chụp ảnh và những chất dùng làm thuốc. Nitrite: được dùng làm chất ức chế ăn mòn trong hệ thống nước công nghiệp. Những chất thải từ sữa: bao gồm những protein có chứa nitơ, kể cả casein và nhiều protein hiện diện trong thịt và máu từ chất thải lò mổ hay nhà máy chế biến thủy sản. - Nước thải trong nhà bao gồm những hợp chất nitơ hữu cơ và NH4+. Nitơ trong nước thải trong nhà bắt nguồn từ sự chuyển hóa protein trong cơ thể con người. Trong nước thải trong nhà mới được thải ra, khoảng chừng 60% nitơ là ở trạng thái hữu cơ, như là những chất thải có chứa protein và 40% nitơ là dưới dạng vô cơ, như NH4+. Những hợp chất hữu cơ như: amino acid, protein, urea có nguồn gốc từ những hợp chất nitơ hữu cơ từ nước thải trong nhà, trong khi đó NH4+ là hợp chất có nguồn gốc vô cơ từ nước thải trong nhà. - Nếu không thải ra bằng những ngành nghề sản xuất kinh doanh riêng biệt, thì NO3 - và NO2 - không được tìm thấy trong hệ thống cống rãnh thành phố. Những điều kiện bên trong hệ thống cống rãnh không thuận lợi cho sự oxi hóa NH4+ hay NO2 -; tức là quá trình nitrate hóa không xảy ra. 1.1.1 Amino acids: - Amino acid: là những hợp chất nitơ hữu cơ, chúng chứa nhóm carboxylic acid (- COOH) và nhóm amino (-NH2). Nhóm amino trong tất cả các amino acid luôn luôn được liên kết với carbon kế cận nhóm carboxylic acid. Amino acid là những hợp chất khung của cấu trúc protein, chúng tạo thành các phân tử protein. Trong thời gian suy giảm của amino acid, nhóm amino được phóng thích. - Sự khử nhóm NH2 ra khỏi một hợp chất hữu cơ là phản ứng sinh hóa chịu trách nhiệm về sự giảm đi của nhóm amino. Sự khử nhóm NH2 khỏi một hợp chất hữu cơ của amino acid có thể xảy ra trong hệ thống cống rãnh và hệ thống xử lý nước thải (cụ thể là trong bể aerotank). Sự khử nhóm NH2 có thể xảy ra trong sự hiện diện hay không có oxi hòa tan. Những amino acid có cấu trúc đơn giản có thể được phân hủy trong hệ thống cống rãnh. Còn những amino acid có cấu trúc phức tạp hơn có thể được phân hủy trong hệ thống xử lý nước thải (Hệ thống bùn hoạt tính). 5  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG - Khi mà nhóm amino (-NH2) được phóng thích vào nước thải, nó được biến đổi nhanh chóng thành NH4+. Sự biến đổi này xảy ra trong nước thải do có sự hiện diện của ion H+: NH2 2H+ Æ NH4+ 1.1.2 Proteins: - Protein: là những hợp chất nitơ hữu cơ (chứa tới 15 – 17% nitơ) và là thành phần quan trọng của tế bào sinh vật; chúng chứa những amino acid. Protein là những chất keo và có cấu trúc rất phức tạp. Vì chúng là những chất keo tự nhiên và có cấu trúc phức tạp nên sự phân hủy protein là rất chậm và sự khử NH2 thường xảy ra trong hệ thống xử lý nước thải (bể bùn hoạt tính) chứa đựng nồng độ chất rắn cao và sự thông khí kéo dài. - Protein phải được hút bám trên bề mặt của vi khuẩn và được hòa tan thành những hợp chất đơn giản, chúng có thể đi vào những tế bào vi khuẩn để mà được phân hủy. Khi protein phân hủy, thì những amino acid được giải phóng. Sự khử nhóm amino (-NH2) của các amino acid đưa đến sự tạo ra NH4+. - Những protein hình thành nên nhiều tế bào chất bên trong tế bào vi khuẩn và cung cấp như là phần hợp thành cấu trúc bên trong vách tế bào vi khuẩn. Những enzyme của vi khuẩn vẫn có protein trong thành phần cấu tạo. Khi mà vi khuẩn chết đi trong một hệ thống xử lý nước thải, những chất hợp thành tế bào này được giải phóng và đáp ứng như là nguồn thức ăn cho sự sống của những vi khuẩn khác. Khi mà những chất hợp thành tế bào bị phân hủy, NH4+ được tạo ra trong hệ thống xử lý nước thải (Hệ thống bùn hoạt tính). 1.1.3 Urea: - Urê: có trong thành phần nước tiểu của người và động vật, chiếm khoảng 2.2% nước tiểu và chứa tới 46.6% nitơ. Urê là một hợp chất nitơ hữu cơ đơn giản nhất, nó chứa 2 nhóm amino. Trong hệ thống cống rãnh urê bị thủy phân tạo thành NH4+. Thủy phân là sự phân cắt hay một phân tử với sự cộng thêm nước thông qua hoạt động của vi khuẩn. Vi khuẩn dùng enzyme urease để phân cắt urê: H2NCONH2 2H2O Æ 2NH4+ CO2 - Trong hệ thống cống rãnh nhiều hợp chất nitơ hữu cơ nhanh chóng được thủy phân và khử nhóm NH2. Do sự thủy phân và sự khử nhóm NH2 trong hệ thống cống rãnh, nồng độ NH4+ đầu vào mà hệ thống xử lý nước thải nhận được từ nước thải trong nhà thường là 15 – 30mg/l. Những ion NH4+ được phóng thích thêm ra trong hệ thống xử lý nước thải (bể bùn hoạt tính) từ những amino acid có cấu trúc phức tạp, protein và những chất thải có bản chất nitơ khác nữa. 6  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG 1.2 Những ảnh hưởng của những chất thải có bản chất nitơ đến môi trường sống và nước thải: - Sự hiện diện của những chất thải có bản chất nitơ và những chất thải có chứa nitơ trong nước thải cuối cùng của một hệ thống nước thải nhà máy hay xí nghiệp được thải ra, có thể tác động bất lợi và gây ô nhiễm đến chất lượng của nguồn nước tiếp nhận (các nguồn nước mặt như: sông, suối, ao, hồ…). Nguồn gốc của những chất thải có bản chất nitơ gây ô nhiễm nguồn nước nhận chính là những ion NH4+, NO2- và NO3-. Những tác động gây ô nhiễm quan trọng có liên quan tới sự hiện diện của những chất thải có bản chất nitơ ấy bao gồm: sự cạn kiệt oxi hòa tan (DO), độc tính (Toxicity), sự thiếu oxi trong nước (Eutrophications) và sự làm mất khả năng vận hành oxi trong máu (Methemoglobinemia). - Để giảm bớt những ảnh hưởng bất lợi của những chất thải có bản chất nitơ cho nguồn nước tiếp nhận, một hệ thống xử lý nước thải (Hệ thống bùn hoạt tính) phải đảm bảo yêu cầu xử lý và giảm lượng chất thải có bản chất nitơ xuống dưới hoặc bằng mức cho phép của tiêu chuẩn xả thải trong nước thải đầu ra của hệ thống xử lý nước thải ấy. Hệ thống xử lý nước thải (Hệ thống bùn hoạt tính) phải đảm bảo quá trình oxi hóa nitơ (nitrify) và quá trình khử nitơ (denitrify) những chất thải có bản chất nitơ xảy ra hoàn tất trong cả quá trình hoạt động của hệ thống. Yêu cầu của quá trình nitrate hóa (nitrification) thường được đưa ra như giới hạn thải ra NH3 và yêu cầu của quá trình phản nitrate (denitrification) thường được đưa ra như giới hạn Tổng nitơ hay Tổng nitơ Kjeldahl (TKN). 1.2.1 Sự cạn kiệt oxi hòa tan (DO): - Việc thải ra những chất thải có bản chất nitơ vào nguồn nước nhận là kết quả của sự cạn kiệt nguồn oxi hòa tan trong nguồn nước nhận ấy. Sự cạn kiệt xảy ra thông qua sự tiêu thụ oxi hòa tan bởi hoạt động của vi khuẩn. - Đầu tiên, NH4+ được oxi hóa thành NO2 - và NO2- được oxi hóa thành NO3- bên trong nguồn nước tiếp nhận. Quá trình oxi hóa mỗi ion xảy ra bằng oxi hòa tan được di chuyển từ nguồn nước tiếp nhận vào vi khuẩn và gia tăng thêm NH4+ và NO2 -. Tiếp theo, NH4+, NO2- và NO3- đáp ứng như là nguồn nitơ dinh dưỡng cho sự tăng trưởng của những thực vật sống ở nước, chủ yếu là những loài tảo. Khi những thực vật ấy chết đi, oxi hòa tan sẽ được di chuyển từ nguồn nước tiếp nhận vào vi khuẩn để phân hủy những thực vật đã chết ấy. + O2 + O2 NH4+ NO2- NO3- 1.2.2 Độc tính (Toxicity): 7  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG Hình 1.1: Hiện tượng cá chết hàng loạt trên sông do nhiễm độc.[23] - Ba ion có bản chất nitơ trên (NH4+ - NO2- & NO3 -) có thể là độc chất cho sự sống của những loài thủy sinh vật, đặc biệt nhất là cá. Những ion NH4+ và NO2 - là vô cùng độc. Và NO2- là độc nhất trong 3 loại ion có bản chất nitơ. - Mặc dù NH4+ là nguồn dinh dưỡng nitơ ưa thích nhất cho phần lớn sinh vật sống, NH4+ được biến đổi thành NH3 với sự tăng lên của pH. Nó là NH3 khi ở pH cao và độc cho sự sống của thủy sinh vật. 8  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG Hình 1.2: pH và sự chuyển đổi của NH3 và ion NH4+ .[16] 1.2.3 Sự thiếu oxi trong nước (Eutrophication): - Trong khi phosphate (PO42-) là nguồn gốc chính yếu của sự thiếu oxi trong nước thì những chất thải có bản chất nitơ cũng góp phần quan trọng cho vấn đề ô nhiễm nước này. - Sự thiếu oxi trong nước nói đến sự thải ra những chất dinh dưỡng của thực vật (chủ yếu là: phốt pho và nitơ) vào nước sạch (như: hồ và ao). Sự hiện diện những chất dinh dưỡng này kích thích sự tăng trưởng nhanh chóng hay sự ra hoa của thực vật thủy sinh, bao gồm cả tảo. Khi những thực vật thủy sinh này già và chết đi, xác của chúng sẽ làm cho nguồn nước thiếu oxi do quá trình hoạt động phân hủy hiếu khí của những vi sinh vật diễn ra. Sự thiếu oxi trong nước dẫn đến sự lão hóa nhanh chóng của nguồn nước ngọt khi chúng mất khá nhiều oxi cho sự phân hủy này. Và sự tích lũy xác những thực vật thủy sinh ngày càng nhiều dẫn đến khả năng phân hủy của nguồn nước bị giảm đi đến mức chúng 9  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
  20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 2012 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG không thể phân hủy được nữa, không tự làm sạch được nữa thì dẫn đến nguồn nước ấy bị ô nhiễm. Hình 1.3: Hiện tượng tảo nở hoa.[23] 1.2.4 Sự làm mất khả năng vận hành oxi trong máu (Methemoglobinemia): Hình1.4: Hội chứng da xanh ở trẻ em.[23] - Từ “Methemoglobinemia” hay “Hội chứng da xanh ở trẻ em” nói đến một căn bệnh của những đứa trẻ còn nhỏ (dưới 6 tháng tuổi) ăn uống phải nước ngầm đã nhiễm bẩn NO3-. Khi một đứa bé ăn uống những thứ được làm ra từ nước ngầm đã bị nhiễm bẩn NO3 - thì những ion này dễ dàng được biến đổi thành NO2- trong đường tiêu hóa của đứa bé. Ion NO2- này xâm nhập vào hệ tuần hoàn của đứa trẻ và nhanh chóng liên kết với Fe trong nhân của Hemoglobin hay những Tế bào hồng cầu. - Sự hiện diện của NO2- trong nhân ngăn cản Hemoglobin thu được oxi khi nó đi qua phổi của đứa trẻ. Sự thiếu oxi trong cơ thể của đứa trẻ dẫn đến da của đứa trẻ trở nên xanh 10  SVTH: TRƯƠNG CAO DƯƠNG Lớp: 08DSH5 MSSV: 0851110028
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2412 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
10=>1