Nghiên cứu cố định chủng vi khuẩn Pseudomonas trong hệ thống lọc sinh học để xử lý nước thải công nghiệp chế biến sữa

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

–––––––––––––––––––––––––––––––

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI R-D CẤP BỘ

Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH CHỦNG VI KHUẨN

PSEUDOMONAS TRONG HỆ THỐNG LỌC SINH HỌC ĐỂ

XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA”

Chủ nhiệm Đề tài: CAO XUÂN THẮNG

7315

23/4/2009

Hà Nội, 12-2008

1

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Danh mục viết tắt 4

Danh mục các hình 5

Danh mục các bảng 6

I. TỔNG QUAN 8

1.1 Cơ sở pháp lý, xuất xứ đề tài 8

1.2 Tính cấp thiết, mục tiêu của đề tài 8

1.3 Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu 10

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 10

1.4.1 Tình hình ô nhiễm do các ngành công nghiệp thực phẩm ở

Việt Nam

10

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 11

1.4.3 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 15

1.4.4 Hệ thống lọc sinh học 17

1.4.5 Chất mang và các phương pháp cố định tế bào 26

2

II. THỰC NGHIỆM 34

2.1 Phương pháp tiến hành nghiên cứu 34

2.1.1 Môi trường nuôi cấy 34

2.1.2 Phương pháp lấy mẫu 34

2.1.3. Phương pháp phân lập 35

2.1.4 Phương pháp xác định hình thái bào tử, tinh thể 35

2.1.5 Phương pháp đếm số lượng bào tử 35

2.1.6 Các phương pháp xác định các chỉ tiêu nước thải 35

2.1.7 Môi trường thử hoạt tính enzim vi sinh vật 36

2.1.8 Phương pháp định tên vi sinh vật 37

2.1.9 Phương pháp bảo quản vi sinh vật 38

2.1.10 Phương pháp xác định hoạt lực enzim 39

2.2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 40

2.2.1 Dụng cụ và thiết bị 40

2.2.2 Nguyên vật liệu và hóa chất 41

2.3 Kết quả thực nghiệm 42

2.3.1 Phân lập và tuyển chọn các chủng Pseudomonas 42

3

2.3.2 Nghiên cứu điều kiện nuôi cấy và bảo quản chủng

Pseudomonas

52

2.3.3 Nghiên cứu lựa chọn chất mang và các giải pháp cố định tế

bào

63

2.3.4 Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến sữa

của hệ thống lọc sinh học có cố định vi khuẩn Pseudomonas

monteilii

72

2.3.5 So sánh các phương pháp xử lý 75

III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

3.1 Kết luận 80

3.2 Kiến nghị 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC

4

DANH MỤC VIẾT TẮT

TT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

1 COD Nhu cầu oxi hóa học (Chemical oxygen Demand)

2 BOD Nhu cầu oxi sinh hoá (Biochemical oxygen Demand)

3 SS Chất rắn lơ lửng (Suspended solid)

4 DO Oxi hòa tan (Dissolved oxygen)

5 ĐC Đối chứng

6 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

5

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1 Các phương pháp cố định tế bào 31

Hình 2 Sản phẩm PCR gen 16S rDNA của các chủng 47

Hình 3 Ảnh hưởng của hàm lượng pepton đến sự tổng hợp

proteaza

54

Hình 4 Ảnh hưởng của hàm lượng MgCl2 đến sự tổng hợp

proteaza

56

Hình 5 Ảnh hưởng của hàm lượng K2SO4 đến sự tổng hợp

proteaza

56

Hình 6 Ảnh hưởng của hàm lượng NaCl đến sự tổng hợp proteaza 57

Hình 7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tổng hợp proteaza 58

Hình 8 Động học quá trình sinh tổng hợp enzym proteaza 60

Hình 9 Hình ảnh miếng PU và cấu trúc bên trong của nó 65

Hình 10 Sơ đồ mô hình xử lý nước thải bằng lọc sinh học trong

phòng thí nghiệm.

72

Hình 11 Sự thay đổi COD và BOD5 theo thời gian xử lý

Hình 12 Sự thay đổi SS và TS theo thời gian xử lý

Hình 13 Mô hình hệ thống xử lý kị khí

6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1 So sánh 2 phương pháp lọc sinh học 15

Bảng 2 Danh sách các chủng giống được khảo sát về khả năng sinh

tổng hợp enzim proteaza và amylaza

42

Bảng 3 Khả năng sinh tổng hợp enzim proteaza của các chủng

giống

44

Bảng 4 Đặc điểm hình thái của các chủng nghiên cứu 46

Bảng 5 Phân loại các chủng dựa trên trình tự phân đoạn của 16S

rDNA

50

Bảng 6 Hoạt lực enzym proteaza của các chủng Pseudomonas 51

Bảng 7 Ảnh hưởng của nguồn Nitơ đến hoạt lực của enzim 53

Bảng 8 Ảnh hưởng của pH đến quá trình tổng hợp proteaza 59

Bảng 9 Kết quả bảo quản chủng Pseudomonas monteilii bằng

phương pháp nuôi cấy trên môi trường thạch nghiêng và

định kỳ cấy truyền

61

Bảng 10 Kết quả bảo quản chủng Pseudomonas monteilii bằng

phương pháp đông khô

62

7

Bảng11 Ảnh hưởng chất mang PU, PS, PVC đến hiệu suất quá trình

xử lý

66

Bảng 12 Ảnh hưởng chất mang PU, PS, PVC đến số lượng tế bào vi

sinh vật

67

Bảng 13 Ảnh hưởng thời gian đến số lượng tế bào Pseudomonas

monteilii

67

Bảng 14 Số lượng tế bào cố định trên chất mang có dùng trợ bám

dính

69

Bảng 15 Số lượng tế bào cố định trên chất mang theo thời gian 70

Bảng 16 Hiệu suất quá trình xử lý nước thải khi sử dụng chất mang

có dùng chất trợ bám dính

71

Bảng 17 Kết quả xử lý nước thải chế biến sữa bằng phương pháp lọc

sinh học

73

Bảng 18 Hiệu suất xử lý nước thải của các phương pháp xử lý nước

thải khác nhau

77

Bảng 19 So sánh hiệu quả xử lý của các phương pháp 78