Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật và vi tảo lam Spirulina trong xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô

Từ các kết quả nghiên cứu được trình bày ở phần trên chúng tôi xin rút ra một số kết luận như sau: 1/ Nước thải sản xuất bún tại hệ thống cống chung cuối làng Phú Đô không được qua hệ thống xử lý nước thải nào mà đổ trực tiếp xuống con mương chung của làng trước khi đổ vào sông Nhuệ. Nước thải có giá trị pH đạt trung tính, hàm lượng tinh bột cao và bị ô nhiễm hữu cơ nặng nề. Hàm lượng COD đạt 1376 mg/l, cao gấp 13,76 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT loại B. Hàm lượng BOD5 đạt 621 mg/l, cao gấp 12,42 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT loại B. Hàm lượng photpho tổng số đạt 6,92 mg/l vượt quá QCVN 24:2009/BTNMT (6 mg/l). Hàm lượng nitơ tổng số cao gấp 2,84 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT (85,24 mg/l so với 30 mg/l). 2/ Quần thể vi sinh vật tại địa điểm thu mẫu nước thải rất phong phú. Tổng số vi sinh vật phân giải tinh bột trong nước thải sau 14 giờ đạt 22690 x 106 CFU/ml, trong đó, số lượng vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 21050 x 106 CFU/ml; số lượng nấm men phân giải tinh bột đạt 1560 x 106 CFU/ml, số lượng nấm mốc phân giải tinh bột đạt 80 x 106 CFU/ml. 3/ Với phương pháp nuôi tạo bùn hoạt tính, quần thể vi sinh vật có mặt trong nước thải được làm giàu cao gấp 1.324 lần so với tổng số vi sinh vật có trong nước thải sau khi để lắng 14 giờ. Tổng số vi sinh vật có mặt trong bùn hoạt tính nuôi tạo đạt 30041 x 109 CFU/ml, xạ khuẩn phân giải tinh bột đạt 18 x 106 CFU/ml, vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 22400 x 109 CFU/ml, nấm men phân giải tinh bột đạt 7640 x 109 CFU/ml, nấm mốc phân giải tinh bột đạt 52 x 107 CFU/ml.

doc28 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 19/08/2013 | Lượt xem: 2805 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật và vi tảo lam Spirulina trong xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Với quy trình xử lý được chỉ ra trên bảng 12, chúng tơi tiến hành lặp lại thí nghiệm 2 lần. Các thơng số COD, BOD5, Nts, Pts được phân tích ở tất cả các giai đoạn xử lý, bao gồm: - Giai đoạn 1: để lắng 14 tiếng. Ở giai đoạn này, nước thải sau khi lấy về được cho vào thùng nhựa to dung tích 80 lít và để lắng trong 14 tiếng. - Giai đoạn 2: Sau thời gian lắng 14 tiếng, nước thải được chia đều vào các bình thí nghiệm và chuyển sang giai đoạn sục khí trong 16 giờ cĩ và khơng bổ sung bùn hoạt tính. - Giai đoạn 3: Sau 16 giờ sục ở giai đoạn 2 là giai đoạn nuơi chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB trong nước thải sản xuất bún trong 20 ngày. Hình 9 mơ tả thí nghiệm trước và sau 1, 6 và 20 ngày nuơi chủng tảo Spirulina platensis CNTĐB trong nước thải. Hình 9A. Thí nghiệm trước khi bổ sung tảo Hình 9B. Thí nghiệm sau 1 ngày nuơi cấy tảo trong nước thải Hình 9C. Thí nghiệm sau 6 ngày nuơi cấy tảo trong nước thải Hình 9D. Thí nghiệm sau 20 ngày nuơi cấy tảo trong nước thải Kết quả về sự thay đổi các thơng số COD, BOD5, Nts, Pts và VSV phân giải tinh bột trong các giai đoạn xử lý nước thải sản xuất bún được chỉ ra trên bảng 13. Bảng 13. Sự thay đổi các thơng số COD, BOD5, Nts, Pts và VSV phân giải tinh bột trong các giai đoạn xử lý nước thải sản xuất bún Phú Đơ Cơng thức thí nghiệm COD (mg/l) BOD5 (mg/l) Nts (mg/l) Pts (mg/l) Vi sinh vật Hiếu khí (x109 CFU/ml) Kỵ khí (MPN/ml) Vi khuẩn Nấm men Nấm mốc Xạ khuẩn VSV tổng số M0 1376 621 85,24 6,92 11,60 1,05 0,06 0 12,71 0,13 x102 M1 250 194,50 56,87 6,72 20,50 1,70 0,18 0 22,38 0,21x102 M1.1 239,60 168,80 90,38 28,60 54,00 6,80 0,29 0 61,09 0,11x103 M2.1 203,78 157,10 99,66 8,45 7600 950 25 4 8579 0,27x105 M3.1 154,35 93,0 78,45 16,50 30580 2800 120 50 33550 0,14x107 M4.1 149,97 97,60 75,68 11,45 30700 3075 95 50 33920 0,21x107 M1.2 179,57 88,24 22,02 6,75 19,10 2,42 0,17 0 21,69 0,14x104 M2.2 155,49 81,23 8,57 3,28 1040 156 10 1,98 1207,98 2,9x103 M3.2 135,95 66,20 8,87 3,15 2094 1050 40 16 3200 0,53x104 M4.2 70,36 52,02 7,43 2,71 970 628 10 4,62 1612,62 0,93x103 Ghi chú: M0: nước thải tại cống chung cuối làng trước khi để lắng; M1: nước thải để lắng sau 14 giờ; M1.1: nước thải để lắng 14 giờ + khơng sục; M2.1: nước thải để lắng 14 giờ + sục khí; M3.1 và M4.1: nước thải để lắng sau 14 giờ + sục khí + bùn hoạt tính 5%; M1.2: là cơng thức M1.1 sau 20 ngày; M2.2: là cơng thức M2.1 sau 20 ngày; M3.2: là cơng thức M3.1 sau 20 ngày; M4.2: là cơng thức M4.1 cĩ bổ sung vi tảo lam Spirulina platensis CNTĐB sau 20 ngày nuơi. Kết quả trong bảng 13 cho thấy tại địa điểm thu mẫu nước thải bún Phú Đơ, hệ VSV phân giải tinh bột hiếu khí và kị khí đều rất phong phú. Số lượng VSV kỵ khí phân giải tinh bột của nước thải sau khi để lắng 14 giờ đạt 0,21 x 102 MPN/ml. Trong nhĩm VSV hiếu khí phân giải tinh bột, số lượng vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 20,5 x 109 CFU/ml, nấm men cĩ khả năng phân giải tinh bột đạt 1,7 x 109 CFU/ml, nấm mốc cĩ khả năng phân giải tinh bột đạt 0,18 x 109 CFU/ml. Các VSV kị khí cùng với các VSV hiếu khí phân giải tinh bột tổng số này gĩp phần quan trọng trong quá trình tự làm sạch của nước thải. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy nước thải sản xuất bún tại cống chung cuối làng sau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam CNTĐB cĩ hàm lượng BOD5 sau xử lý là 52,02 mg/l, giảm đi 11,94 lần so với hàm lượng BOD5 của nước thải ban đầu (621 mg/l); hàm lượng COD sau xử lý là 70,36 mg/l, giảm đi 19,56 lần so với hàm lượng COD của nước thải ban đầu (1376 mg/l); hàm lượng Nts sau xử lý đạt 7,43 mg/l, giảm đi 11,47 lần so với hàm lượng Nts trong nước thải ban đầu (85,24 mg/l); hàm lượng Pts sau xử lý đạt 2,71 mg/l, giảm đi 2,55 lần so với hàm lượng Pts trong nước thải ban đầu (6,92 mg/l). Mẫu nước thải sản xuất bún tại cống chung cuối làng sau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam CNTĐB là mẫu nước thải duy nhất cĩ cả ba chỉ tiêu về hàm lượng COD, Nts và Pts đều đạt QCVN 24:2009/BTNMT (bảng 5). 3.8 Sinh trưởng của tảo lam Spirulina platensis CNTĐB thu được trong nước thải làng nghề bún Phú Đơ Sau giai đoạn xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đơ bằng bùn hoạt tính và sục khí trong 14 giờ, nước thải tiếp tục được sử dụng để nuơi chủng tảo lam S. platensis CNTĐB trong điều kiện cĩ bùn hoạt tính và sục khí. Chúng tơi tiến hành đo mật độ ở bước sĩng 420 nm để xác định tốc độ sinh trưởng của tảo qua các ngày nuơi cấy trong nước thải. Sự thay đổi mật độ OD của chủng tảo lam S. platensis CNTĐB được nuơi trong nước thải sản xuất bún sau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và sục khí được trình bày ở hình 10. Hình 10. Sinh trưởng của chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB qua các ngày nuơi cấy trong nước thải sản xuất bún đã qua giai đoạn xử lý bằng bùn hoạt tính và sục khí Kết quả trình bày ở hình 10 cho thấy chủng tảo lam S. platensis CNTĐB phát triển tốt trong mơi trường nước thải sản xuất bún. Tốc độ sinh trưởng của tảo tuy giảm trong ngày đầu tiên được nuơi cấy trong nước thải (mật độ OD giảm từ 0,202 xuống cịn 0,183) song bắt đầu tăng dần từ ngày thứ 2 được nuơi trong nước thải (từ 0,183 trong ngày thứ 2 đến 0,301 trong ngày thứ 7) nhưng tăng với tốc độ chậm. Sở dĩ mật độ OD tăng chậm như vậy cĩ thể được giải thích do đây là giai đoạn thích nghi của tảo trong mơi trường nước thải. Từ ngày thứ 8 được nuơi cấy trong nước thải, tốc độ sinh trưởng của tảo bắt đầu tăng với tốc độ nhanh hơn và đến ngày thứ 15, tốc độ sinh trưởng của tảo đã đạt 0,758. Bắt đầu từ ngày thứ 16, sinh trưởng của tảo đã vào giai đoạn ổn định. Sau 18 ngày nuơi cấy trong nước thải, mật độ OD của tảo đạt 0,779. Đến ngày thứ 20 được nuơi cấy trong nước thải, mật độ OD của tảo đạt 0,781 (gấp 3,87 lần so với tốc độ sinh trưởng ban đầu là 0,202). Như vậy, với đặc thù nước thải sản xuất bún Phú Đơ, chúng ta cĩ thể sử dụng chủng tảo S. platensis CNTĐB để nuơi thử nghiệm thu sinh khối tảo, đồng thời gĩp phần xử lý triệt để nước thải sau giai đoạn xử lý bằng VSV. Ngồi ra, trong quá trình nuơi trồng chủng tảo S. platensis CNTĐB trong nước thải sản xuất bún, chúng tơi cũng đã tiến hành quan sát hình thái sợi tảo. Hình thái của sợi tảo S. platensis CNTĐB trước và sau khi nuơi cấy trong nước thải sản xuất bún được trình bày ở hình 11. Kết quả trên hình 11 cho thấy hình thái sợi tảo khơng bị thay đổi, sợi tảo khơng bị đứt gẫy, vẫn giữ được màu sắc đặc trưng của tảo lam S. platensis CNTĐB. Hình 11A. Hình thái sợi tảo chủng CNTĐB trước khi nuơi trong nước thải Hình 11B. Hình thái sợi tảo chủng CNTĐB sau khi nuơi trong nước thải 20 ngày Kết quả chỉ ra trên hình 11 cho thấy chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB cĩ thể sinh trưởng và phát triển tốt trong mơi trường nước thải sản xuất bún. 3.9 Kết quả phân tích hàm lượng PHA ở chủng Spirulina platensis CNT và CNTĐB 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 Kết quả phân tích hàm lượng PHA ở chủng Spirulina platensis CNT được nuơi trên mơi trường SOT cĩ bổ sung natri axetat và glucoza ở các nồng độ khác nhau (0-5%) đã cho thấy cĩ phát hiện thấy hàm lượng PHA. Kết quả phân tích hàm lượng PHA tích luỹ trong chủng S. platensis CNT khi mơi trường được bổ sung nguồn cácbon là muối natri axetat và glucoza được trình bày ở bảng 14. Bảng 14. Hàm lượng PHA tích lũy ở S. platensis CNT khi mơi trường được bổ sung các nguồn cácbon khác nhau Mơi trường Nồng độ nguồn cácbon bổ sung S. platensis CNT OD420 nm Hàm lượng PHA (%TLK) SOT 0,68 0,68 SOT + CH3COONa 0% 0,68 0,68 0,5% 1,39 1,25 1,0% 1,30 1,13 3,0% 1,17 1,58 5,0% 0,88 1,25 SOT + Glucoza 0% 0,68 0,68 0,5% 1,92 3,85 1,0% 0,72 0,61 3,0% 0,45 0,21 5,0% 0,21 0,16 Kết quả trình bày ở bảng 14 cho thấy, dưới điều kiện quang tự dưỡng, chủng S. platensis CNT cĩ khả năng tích lũy một hàm lượng nhỏ PHA (0,68%) ở pha log. Hàm lượng PHAs nội bào ở chủng này tăng lên rõ rệt khi bổ sung nguồn cácbon ngoại bào là muối natri axetat vào mơi trường nuơi. Sự tích lũy PHA cực đại thể hiện khi bổ sung 3,0% nguồn cácbon này là 1,58% so với TLK. Việc bổ sung glucoza chỉ cĩ hiệu quả làm tăng hàm lượng PHA tổng hợp ở chủng S. platensis CNT với mức độ cực đại là 3,85% so với TLK tế bào ở nồng độ 0,5% glucoza sau 10 ngày nuơi cấy. Sau đĩ, chủng S. platensis CNT được nuơi trong điều kiện tạp dưỡng nêu trên trong một thời gian dài (trên 3 tháng) và tiến hành tạo đột biến chủng này bằng tia UV ở bước sĩng 254 nm, thời gian chiếu mẫu là 5; 10; 15; 20; 25 và 30 phút, với khoảng cách đặt mẫu so với đèn UV được thay đổi. Kết quả thí nghiệm nêu trên đã cho phép chọn được điều kiện tối ưu cho quá trình tạo đột biến ở chủng S. platensis CNT với thời gian chiếu tối ưu bằng UV là 15 phút và khoảng cách giữa mẫu và đèn UV là 10 cm (chi tiết của kết quả nêu trên khơng chỉ ra ở đây). Chủng đột biến nhận được ký hiệu là S. platensis CNTĐB và chủng này được tiếp tục nuơi cấy trên mơi trường SOT cũng như trong điều kiện tạp dưỡng để thu sinh khối ban đầu cho các thử nghiệm nuơi trồng chúng bằng nước thải sản xuất bún ở làng nghề Phú Đơ. Việc tạo đột biến trên tảo bằng tia UV kết hợp với điều kiện chọn lọc thích hợp là tương đối đơn giản. Kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả đã cho thấy tia UV với liều chiếu thấp sẽ làm tăng quá trình phân chia tế bào trong khi liều chiếu cao sẽ cảm ứng tạo các đột biến về hình thái [38]. Do vậy, các chủng tảo đột biến chọn tạo được (với một đặc điểm mong muốn nào đĩ) cũng cần phải kiểm tra tính ổn định của tính trạng đĩ qua nhiều thế hệ. Kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả đã cho thấy hàm lượng PHAs ở tảo lam Spirulina cĩ thể lên tới 14% so với TLK của tế bào nếu áp dụng các kỹ thuật ADN tái tổ hợp [37, 54, 56]. Enzym chìa khố PHA- synthase đĩng vai trị quan trọng trong quá trình tổng hợp PHAs ở các cơ thể sinh vật, gồm 2 tiểu phần pha E và pha C. Vì vậy, để nâng cao hàm lượng PHAs trong tảo lam này theo hướng áp dụng các kỹ thuật di truyền, chúng tơi cũng đã tiến hành nhân gen mã hố cho 2 tiểu phần này ở tảo lam Spirulina, sau đĩ gắn 2 gen này vào vectơ chuyển gen và đưa chúng trở lại cơ thể Spirulina với các promoter mạnh trong Spirulina đã sàng lọc được. 2 gen phaE và phaC sẽ được biến nạp trở lại cơ thể Spirulina nhờ sử dụng hệ thống Tn5 transposase/transposon DNA cation liposome complex để nâng cao hàm lượng PHAs trong tảo này. Để nâng cao hiệu suất biến nạp vào cơ thể Spirulina (do kích thước của véctơ chuyển gen theo tính tốn lý thuyết là lớn, khoảng 6Kb), vectơ pHSG397 đã được chuyển nạp thành cơng vào cơ thể Spirulina theo phương pháp thể mỡ (lipofection) theo cơng bố của Ngơ Hồi Thu và cộng sự (2007). Với những kết quả thu được, chúng tơi hi vọng rằng sẽ nâng cao được hàm lượng PHA trong cơ thể tảo lam Spirulina bằng cách áp dụng kỹ thuật di truyền. Các chủng đột biến thu được được chúng tơi sử dụng trong xử lý nước thải của làng nghề bún Phú Đơ sau này. 3.9.2 Xác định hàm lượng PHA trong sinh khối tảo Spirulina thu được sau 20 ngày nuơi cấy trong mơi trường nước thải sản xuất bún Chủng S. platensis CNTĐB sau khi đã nuơi trồng 20 ngày trong nước thải sản xuất bún được sục khí và cĩ bổ sung bùn hoạt tính 5% theo mơ hình thí nghiệm đã được mơ tả trong phần vật liệu và phương pháp nghiên cứu cũng đã được chúng tơi thu hoạch sinh khối bằng cách lọc qua giấy lọc. Hàm lượng PHA được tích luỹ trong sinh khối tảo đạt đến 5,21% so với TLK so với chủng gốc cĩ hàm lượng PHA chỉ đạt cực đại là 3,85% so với TLK tế bào ở nồng độ 0,5% glucoza sau 10 ngày nuơi cấy như đã nêu ở trên. 3.10 Đánh giá sơ bộ hiệu quả xử lý nước thải sản xuất bún Chúng tơi cũng sơ bộ đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sản xuất bún được lấy tại hệ thống cống chung cuối làng thơn Phú Đơ trước khi đổ vào mương chung chạy quanh làng trước khi đổ ra sơng Nhuệ bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB. Hiệu quả xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB được chỉ ra trên bảng 15. Bảng 15. Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất bún bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB Các giai đoạn xử lý Lắng khơng Sục khơng Sục + bùn hoạt tính Sục + bùn hoạt tính + chủng tảo CNTĐB Hiệu quả xử lý COD (%) 86,95 88,70 90,12 94,89 Hiệu quả xử lý BOD5 (%) 85,79 86,92 89,34 91,62 Hiệu quả xử lý Pts (%) 2,46 52,60 54,48 60,84 Hiệu quả xử lý Nts (%) 74,17 89,95 89,59 91,28 Kết quả trên bảng 15 cho thấy mẫu nước thải chỉ để lắng cĩ hiệu quả xử lý COD, BOD5, Nts,Pts thấp nhất trong khi hiệu quả xử lý cả bốn thơng số này của mẫu nước thải sau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB đạt cao nhất. Cụ thể là mẫu nước thải sau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB cĩ hiệu quả xử lý COD đạt 94,89%, hiệu quả xử lý BOD5 đạt 91,62%, hiệu quả xử lý Pts đạt 60,84% và hiệu quả xử lý Nts đạt 91,28%. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ các kết quả nghiên cứu được trình bày ở phần trên chúng tơi xin rút ra một số kết luận như sau: 1/ Nước thải sản xuất bún tại hệ thống cống chung cuối làng Phú Đơ khơng được qua hệ thống xử lý nước thải nào mà đổ trực tiếp xuống con mương chung của làng trước khi đổ vào sơng Nhuệ. Nước thải cĩ giá trị pH đạt trung tính, hàm lượng tinh bột cao và bị ơ nhiễm hữu cơ nặng nề. Hàm lượng COD đạt 1376 mg/l, cao gấp 13,76 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT loại B. Hàm lượng BOD5 đạt 621 mg/l, cao gấp 12,42 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT loại B. Hàm lượng photpho tổng số đạt 6,92 mg/l vượt quá QCVN 24:2009/BTNMT (6 mg/l). Hàm lượng nitơ tổng số cao gấp 2,84 lần so với QCVN 24:2009/BTNMT (85,24 mg/l so với 30 mg/l). 2/ Quần thể vi sinh vật tại địa điểm thu mẫu nước thải rất phong phú. Tổng số vi sinh vật phân giải tinh bột trong nước thải sau 14 giờ đạt 22690 x 106 CFU/ml, trong đĩ, số lượng vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 21050 x 106 CFU/ml; số lượng nấm men phân giải tinh bợt đạt 1560 x 106 CFU/ml, số lượng nấm mớc phân giải tinh bợt đạt 80 x 106 CFU/ml. 3/ Với phương pháp nuơi tạo bùn hoạt tính, quần thể vi sinh vật có mặt trong nước thải được làm giàu cao gấp 1.324 lần so với tởng sớ vi sinh vật có trong nước thải sau khi để lắng 14 giờ. Tởng sớ vi sinh vật có mặt trong bùn hoạt tính nuơi tạo đạt 30041 x 109 CFU/ml, xạ khuẩn phân giải tinh bợt đạt 18 x 106 CFU/ml, vi khuẩn phân giải tinh bợt đạt 22400 x 109 CFU/ml, nấm men phân giải tinh bợt đạt 7640 x 109 CFU/ml, nấm mớc phân giải tinh bợt đạt 52 x 107 CFU/ml. 4/ Các thơng số tối ưu cho quá trình xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đơ bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB đã được xác định, cụ thể là: - Thời gian để lắng: 14 giờ - Tỷ lệ bùn hoạt tính bổ sung: 5% - Giá trị pH: 7 – 7,5 - Lượng phân đạm bổ sung: 100 mg/l - Lượng phân lân bổ sung: 80 mg/l - Thời gian sục khí: 16 giờ - Thời gian sục nuơi tảo: 20 ngày - Mật độ OD420 khi thu sinh khối tảo đạt: 0,781 5/ Chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB cĩ thể sinh trưởng và phát triển tốt trong mơi trường nước thải sản xuất bún. Sau 20 ngày nuơi cấy, tốc độ sinh trưởng của tảo tăng 3,87 lần so với ban đầu. 6/ Hàm lượng PHA trong sinh khối tảo đạt đến 5,21% so với trọng lượng khơ so với chủng gốc cĩ hàm lượng PHA cực đại là 3,85% so với trọng lượng khơ tế bào ở nồng độ 0,5% glucoza sau 10 ngày nuơi cấy. 7/ Hiệu quả xử lý các thơng số COD, BOD5, nitơ tổng số và photpho tổng số của mẫu nước thải sau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB đạt hiệu quả cao, cụ thể là hiệu quả xử lý COD đạt 94,89%, hiệu quả xử lý BOD5 đạt 91,62%, hiệu quả xử lý photpho tổng số đạt 60,84% và hiệu quả xử lý nitơ tổng số đạt 91,28%. Hàm lượng COD, nitơ tổng số và photpho tổng số đã đạt QCVN 24:2009/BTNMT loại B. Kiến nghị Trong quá trình thực hiện đề tài, do thời gian và điều kiện thí nghiệm cĩ hạn nên chúng tơi xin đưa ra một số hướng nghiên cứu tiếp theo như sau: - Mơ hình thí nghiệm cần được mở rộng với quy mơ lớn hơn (ở mức từ 10, 50, 100 lít nước thải) và tính tốn hiệu suất xử lý nước thải ở từng giai đoạn; - Cĩ thể tiến hành thí nghiệm nuơi tảo Spirulina platensis trong điều kiện nước thải cĩ độ pH cao để tạo điều kiện tối ưu hơn nữa cho sự sinh trưởng và phát triển của tảo; - Tiến hành nuơi thử nghiệm trong nước thải sản xuất bún các chủng tảo lam Spirulina platensis khác nhau để lựa chọn được chủng tảo lam cĩ hiệu quả xử lý nước thải cao nhất, đồng thời hàm lượng PHA thu được trong sinh khối tảo sau xử lý cũng đạt giá trị cao nhất; - Cĩ thể tiến hành sử dụng các tác nhân vật lý, sử dụng hĩa chất hay áp dụng các kỹ thuật di truyền như kỹ thuật ADN tái tổ hợp để tạo ra được các chủng tảo lam Spirulina platensis cĩ khả năng tổng hợp PHA cao; - Giá thành xây dựng hệ thống xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đơ cần được tính tốn cụ thể, đặc biệt tính đến hiệu quả kinh tế từ hàm lượng PHA thu được trong sinh khối tảo sau xử lý dùng trong cơng nghiệp sản xuất chất dẻo sinh học. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Hồng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển, Lương Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dương Đức Hồng (2001), Kỹ thuật mơi trường, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. Đặng Kim Chi (2006), Hĩa học mơi trường, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 180 - 182. Đặng Hồng Phước Hiền (1994), “Dinh dưỡng nitơ và hoạt tính men glutaminsintetaza ở vi khuẩn lam Spirulina platensis. Quá trình tách chiết và làm sạch và nghiên cứu một số tính chất lý hố và động năng của men này”, Tạp chí sinh học, 16(3), tr 18 – 24. Dương Trọng Hiền (1999), Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, hố sinh của tảo Spirulina platensis dưới tác động của NaCl, Luận án Tiến sĩ sinh học, Viện Cơng nghệ Sinh học - Trung tâm Khoa học tự nhiên và Cơng nghệ Quốc gia, Hà Nội. Đặng Diễm Hồng, Ngơ Hồi Thu, Hồng Sỹ Nam, Hồng Lan Anh, Y. Kawata (2007), “Bước đầu ứng dụng vi khuẩn và vi tảo Spirulina đột biến để làm sạch nước thải và định hướng sản xuất nguồn nguyên liệu chất dẻo sinh học dùng cho cơng nghiệp ở làng nghề bún Phú Đơ”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học Cơng nghệ mơi trường - nghiên cứu và ứng dụng, Hà Nội, tr. 279 - 286. Trịnh Lê Hùng (2008), Kỹ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội. Đặng Đình Kim, Đặng Hồng Phước Hiền (1999), Cơng nghệ Sinh học Vi tảo, Nhà xuất bản Nơng nghiệp, Hà Nội. Đặng Đình Kim, Đặng Hồng Phước Hiền, Nguyễn Tiến Cư (1994), “Một số vấn đề về cơng nghệ sản xuất tảo Spirulina ở Việt Nam”, Tạp chí sinh học, 16(3), tr.7-11. Đặng Đình Kim, Đặng Hồng Phước Hiền, Dương Trọng Hiền (1994), “Tách chiết Phycobiliprotein từ vi khuẩn lam Spirulina platensis và bước đầu tìm hiểu khả năng ứng dụng chế phẩm trong y học”, Tạp chí Sinh học, 16(3), tr.93 – 94. Đặng Đình Kim và cs. (1994), “Thực nghiệm nuơi trồng Spirulina trong nước khống Đắc Min”, Tạp chí Sinh học, 16(3), tr.95 – 98. Lê Văn Lăng (1999), “Spirulina nuơi trồng - sử dụng trong y dược và dinh dưỡng”, Nhà xuất bản Y học, Chi nhánh Thành phố Hồ Chí Minh. Lưu Minh Loan (2004), Nghiên cứu bước đầu về xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đơ bằng biện pháp bùn hoạt tính, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Nguyễn Đức Lượng (2002), Cơng nghệ vi sinh, tập 2 - Vi sinh vật học cơng nghiệp, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, tr.119-133. Đặng Xuyến Như và cộng sự (1998), “Sử dụng một số biện pháp sinh học để làm sạch mơi trường đất và nước”, Báo cáo khoa học đề tài cấp bộ, tr. 23-42 Lương Đức Phẩm (2003), Cơng nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, tr. 58-84. Lương Đức Phẩm, Đinh Thị Kim Nhung, Trần Cẩm Vân (2009), Cơ sở khoa học trong cơng nghệ bảo vệ mơi trường, tập 2 – Cơ sở vi sinh trong cơng nghệ bảo vệ mơi trường, Nhà Xuất bản Giáo dục, Hà Nội. Đặng Thỵ Sy (2005), Tảo học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, tr.25-29. Chu Thị Thơm, Phan Thị Lài, Nguyễn Văn Tĩ (2006), Cải tạo mơi trường bằng chế phẩm vi sinh vật, Nhà xuất bản Lao động, Hà Nội, tr.40-66. Ngơ Thị Hồi Thu (2006), Bước đầu sử dụng một số kỹ thuật sinh học phân tử trong nghiên cứu tạo các chủng Spirulina platensis tái tổ hợp để sản xuất chất dẻo sinh học – PHA, Luận văn thạc sỹ khoa học, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam. Ngơ Thị Hồi Thu, Đặng Diễm Hồng, S. Aiba, Y. Kawata (2007), “Ứng dụng phương pháp thể mỡ để chuyển nạp gen vào tế bào của các lồi vi tảo lam Spirulina platensis”, Tạp chí Sinh học, 29 (1), tr. 70-75. Nguyễn Hữu Thước (1988), Tảo Spirulina - nguồn dinh dưỡng và dược liệu quý, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. Trần Linh Thước (2002), Phương pháp phân tích vi sinh vật trong nước, thực phẩm và mỹ phẩm, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội. Trần Văn Tựa, Vũ Văn Vụ (1994), Nghiên cứu về khả năng nuơi trồng tạp dưỡng tảo Spirulina platensis”, Tạp Chí Sinh học 16(3), tr. 25 – 31. Trần Cẩm Vân (2005), Giáo trình vi sinh vật mơi trường, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, tr. 81 – 83. Trần Cẩm Vân, Bạch Phương Loan (1995), Cơng nghệ vi sinh và bảo vệ mơi trường, Nhà xuất bản Khoa học kĩ thuật, Hà Nội, tr. 123 – 129. Vũ Văn Vụ, Nguyễn Văn Anh (1994), “Quang hợp và sinh trưởng của tảo Spirulina platensis trong điều kiện thiếu nitơ, phospho và kali”, Tạp Chí Sinh học, 16(3), tr. 55 – 57. Tiếng Anh Akar A., Akkaya, E.U., Yesiladali, S.K.,Celikyilmaz, G.,Cok, E.U.,Tamerler,C.,Orhon, D.and Cakar, Z.P (2006), “Accumulation of polyhydroxyalkanoates by Microlunatus phosphovorus undervarious growth conditions”, Microbiol Biotechnol, 33, pp. 215–220. Amber Cain, Raveender Vannela and L. Keith Woo, “Cyanobacteria as a biosorbent for mercuric ion” (2007), Bioresource Technology, 99 (14), pp. 6578-6586. Byrom D. (1994), Poly-3-hydroxylkanoates, In: Mobley DP (ed) Plastic from microbes: microbial synthesis of polymers and polymer precursor, Hanser Munich, pp.5-33. Choonawala. B (2007), “Spirulina Production in Brine Effluent from Cooling Towers”, Master thesis, Durban University of Technology, pp.6 – 16 Chen Guo-Qiang (2009), Plastics from Bacteria: Natural Functions and Applications, Springer, pp.126-130. Chuntapa B., Powtongsook S., Menasveta P. (2003), “Water quality control using Spirulina platensis in shrimp culture tank”, Journal of Aquaculture, pp. 355 – 366. Everest A, Tajalli R, Ipsita. Roy (2010), “Production of polyhydroxyalkanoates: The future green materials of choice”, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 85 (6), pp. 732-743. Godos I.., Vargas V.A., Blanco S., González M.C.G., Soto. R.,García-Encina. P.A., Becares, E. Muđoz. R. (2010), “A comparative evaluation of microalgae for the degradation of piggery wastewater under photosynthetic oxygenation”, Bioresource Technology,  101(14), pp. 5150-5158. Henrikson Robert (1994), Earth Food Spirulina, Ronore Enterprise, U.S.A. Hai T., Hein S. and Steinbuchel A. (2001), “Multiple evidence for widespread and general occurrence of type-III PHA synthases in cyanobacteria and molecular characterization of the PHA synthases from two thermophilic cyanobacteria: Chlorogloeopsis fritschii PCC 6912 and Synechococcus sp. Strain MA 19”, Microbio, 147, pp. 3047-3060. Jau MH, Yew SP, Toh PSY, Chong ASC, Chu WL, Phang AM, Najimudin N, Sudesh K (2005), “Biosynthesis and mobilization of poly (3-hydroxybutyrate) [P(3HB)] by Spirulina platensis”, International Journal of Biological Macromolecules, 36, pp.144-151 Jixun Dai, Quanqui Zhang, Zhenmin Bao, Yu Bo and Zhou Haolang (1996), “Studies on the pure line culture, mutagenization and interspecies fusion of Porphyra protoplast”, Selected paper on marine Biotechnology, College of marine life sciences, Ocean University of QingDao and Chinese Center of marine Biotechnology/ BAC/ UNESCO, pp. 475-479. Kawata Y. (2006), “Studies on recombinant DNA techniques for cyanobacterium Spirulina platensis”, Doctoral Thesis, Kyoto University, 46 pages. Kim Do Young, Kim Young Baek, and Young Ha Rhee (1998), “Bacterial Poly(3-hydroxyalkanoates) Bearing Carbon - Carbon Triple Bonds”, Macromolecules, 31(15), pp. 4760 – 4763. Keshavarz, T., Roy, I. (2010), “Polyhydroxyalkanoates: bioplastics with a green agenda”, Current Opinion in Microbiology,13 (3), pp. 321-326. Kulshreshtha A., Zacharia J. A., Jarouliya U., Bhadauriya. P., Prasad, G.B.K.S. (2008), “Spirulina in health care management”, Current Pharmaceutical Biotechnology, 9 (5), pp. 400-405. Larsdotter K, Jansen JC, Dalhammar G. (2010), “Phosphorus removal from wastewater by microalgae in Sweden-a year-round perspective”, Environmental Technology, 31(2), pp. 117-123. Lee SY.(1996), “Bacterial Poly-3-hydroxylkanoates”, Biotechnol. Bioeng, 49, pp. 1-14. Legat Andrea, Claudia Gruber, Klaus Zangger, Gerhard Wanner and Helga Stan-Lotter (2010), “Identification of polyhydroxyalkanoates in Halococcus and other haloarchaeal species”, Applied Microbiology and Biotechnology, 87 (3), pp. 1119-1127. Lemoigne M. (1926),  “Produit de deshydratation etde polymerization de I’acide b-oxybutyrique”, Bull. Soc. Chim. Biol, 8, pp.770-782. Liang. W, Min. M, Y. Li, P. Chen, Y. Chen, Y. Liu, Y. Wang and Roger Ruan (2009), “Cultivation of Green Algae Chlorella sp. in Different Wastewaters from Municipal Wastewater Treatment Plant”, Applied Biochemistry and Biotechnology, 162 (4), pp. 1174-1186. Misra S.K., Valappil, Roy and Boccaccini (2006), “Polyhydroxyalkanoate (PHA)/inorganic phase composites for tissue engineering applications”, Biomacromolecules, 7 pp. 2250–2258. Mobfey David P. (1994), “Plastic from microbes: microbial synthesis of polymers and polymer precursor”, Hanser Publishers, Munich, pp. 5-33. Mukhopadhyay M, Patra A,Paul AK (2005), “Production of poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) by Rhodopseudomonas palustris SP 5212”, World J Microbiol Biotechnol, 21, pp.765–769. Murugesan, A.G. Maheswari, S. and Bagirath (2008), “Biosorption of Cadmium by Live and Immobilized Cells of Spirulina Platensis”, International Journal of Environmental Research, 2(3), pp. 307-312. Oever Martien V.D. (2010), European Bioplastic Perspective, Bio Based Chemical Symposium, Edmonton, Canada. Ogbonna James, Yoshizawa Hitoshi, Tanaka Hideo (2000), “Treatment of high strength organic wastewater by a mixed culture of photosynthetic microorganisms”, Journal of Applied Phycology,12, pp. 277–284. Ojumu, Yu, and Solomon, B.O (2004), “Production of Polyhydroxyalkanoates, a bacterial biodegradable polymer”, African Journal of Biotechnology 3(1), pp. 18-24. Olguin, J., Galicia, S., Mercado, G., and Pérez, T. (2003), “Annual productivity of Spirulina (Arthrospira) and nutrient removal in a pig wastewater recycling process under tropical conditions”, Journal of Applied Phycology, 15(3), pp. 249-257. Panda B, Jain P, Sharma L, Mallick N (2006), “Optimization of cultural and nutritional conditions for accumulation of poly-b-hydroxybutyrate in Synechocystis sp. PCC6803”, Bioresource Technology, 97, pp.1296-1301. Phang. S.M, Miah. M.S., Yeoh.B.G. and Hisham M.A (2000), “Spirulina cultivation in digested sago starch factory wastewater”, J. Appl. Phycol, 12, pp. 395-400. Poirier Y., Nawrath C., Somerville C. (1995), “Production of polyhydroxyalkanoates, a family of Biodegradable plastic and elastomers, in bacterial and plant”, Biotechnol, 13, pp. 142-150. Quillaguamán J, Guzmán Héctor, D. Van-Thuoc and R. Hatti-Kaul (2010), “Synthesis and production of polyhydroxyalkanoates by halophiles: current potential and future prospects”, Appl Microbiol Biotechnol, 85 pp. 1687–1696. Rangsayatorn. N, Upatham M. Kruatrachue, Pokethitiyook and Lanza (2002), “Phytoremediation potential of Spirulina (Arthrospira) platensis: biosorption and toxicity studies of cadmium”, Journal of Environmental Pollution, 119(1), pp.45 - 53. Rivera FM, Betancount A, Tra AV, Yezza A, Hawari J (2007), “Use of headspace solid-phase microextraction for the quantification of poly (3-hydroxybutyrate) in microbial cells”, J. Chromatography A, 1154, pp.34-41. Solisio. C, Lodi. A, Torre. P, Converti. A, Del Borghi (2006), “Copper removal by dry and re-hydrated biomass of Spirulina platensis”, Bioresource Technology, 97, pp. 1756–1760. Sudesh K., Able H., Doi Y. (2000) “Synthesis, structure and properties of polyhydroxyalkanoates biological polyesters”, Prog Polym Sci, 25, pp. 1503-1555. Sudesh K., Taguchi K., Doi Y. (2001), “Can cyanobacteria be a potential PHA producer?”. Focused on Ecomolecular Science Research, 42, pp.75-76. Thiel and Poo H (1989), “Transformation of a filamentous cyanobacterium by electroporation”, J. Bacteriol., pp. 5743-5746. Toyomizu M, Suruki K, Kawata Y, Kojima H and Akiba Y (2001), “Effective transformation of cyanobacterium Spirulina platensis using electroporation”, J. Appl. Phycol, 13, pp. 209 - 214. Tsz-Chun, M., Chan, P.L., Lawford, H.,Chua, H., Lo, W.H. and Yu, P.H.F. (2005), “Microbial synthesis and characterization of physiochemical properties of polyhydroxyalkanoates(PHAs) produced by bacteria isolated from activated sludge obtained from the municipal wastewater works in HongKong”, Appl Biochem Biotechnol, 122, pp.731–740. Valappil, S.P., Peiris, D., Langley,G.J., Herniman, J.M., Boc caccini, A.R., Bucke, C.and Roy. I. (2007), “Polyhydroxyalkanoate (PHA) biosynthesis from structurally unrelated carbon sources by a newly characterized Bacillus spp”, J Biotechnol, 127, pp. 475–487. Verlinden R.A.J., Hill, D.J., Kenward, M.A., Williams, C.D., Radecka, I (2007), “Bacterial synthesis of biodegradable polyhydroxyalkanoates”, Journal of Applied Microbiology, 102 (6), pp. 1437-1449. Wu. Q, Wang. Y and Chen G.Q (2009), “Medical application of microbial biopolyesters polyhydroxyalkanoates”, Artif Cells Blood Substit Biotechnol, 37, pp. 1–12. Các trang web tham khảo PHỤ LỤC Phụ lục 1. Một số hình ảnh về làng bún Phú Đơ ngày nay Cổng vào làng bún Phú Đơ ngày nay Nước thải sản xuất bún tại cống chung cuối làng Phú Đơ xả trực tiếp xuống mương chung của làng Nước thải sản xuất bún pha trộn cùng nước thải sinh hoạt và nước thải chăn nuơi từ các hộ gia đình Người dân làng Phú Đơ than phiền vì tình trạng ơ nhiễm mơi trường tại làng. Phụ lục 2. Một số hình ảnh minh họa trong quá trình làm thí nghiệm Nước thải tại cống chung cuối làng được chuyển vào can nhựa Chuyển nước thải vào thùng để lắng Nước thải sau lắng 14 tiếng được chuyển vào các bình thí nghiệm Chuẩn bị giống tảo S.platensis CNTĐB Các mẫu bùn hoạt tính Bổ sung tảo vào bình sục thí nghiệm Thí nghiệm sau 1 ngày nuơi cấy tảo trong nước thải Quan sát sinh trưởng của tảo qua các ngày nuơi cấy Hình thái sợi tảo chủng Spirulina platensis CNTĐB sau 12 ngày nuơi cấy trong nước thải Lọc thu sinh khối tảo sau xử lý Phụ lục 3. Một số hình ảnh minh họa cho các VSV phân giải tinh bột Hình ảnh khuẩn lạc vi khuẩn có mặt trong bùn hoạt tính Hình ảnh khuẩn lạc nấm mớc có mặt trong bùn hoạt tính Hình ảnh khuẩn lạc nấm men có mặt trong bùn hoạt tính Hình ảnh khuẩn lạc xạ khuẩn có mặt trong bùn hoạt tính VSV kị khí phân giải tinh bột Bề mặt thạch bị nứt nhiều do cĩ vi khuẩn sinh metan

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTrang 58-het.doc
  • docmuc luc.doc
  • rarNghiên cứu ứng dụng vi sinh vật và vi tảo lam Spirulina trong xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô.rar
  • docTrag 1-56.doc
  • docTrang 57.doc
Luận văn liên quan