Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn nitrat hóa ứng dụng xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1.1. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài

1.1.1. Mục tiêu của đề tài

1.1.2. Yêu cầu của đề tài

1.2. Ý nghĩa của đề tài

1.2.1. Ý nghĩa trong khoa học

1.2.2. Ý nghĩa trong thực tiễn

2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Cơ sở khoa học của đề tài

2.2. Tổng quan về nước thải chăn nuôi

2.2.1. Nước thải chăn nuôi sau mô hình khí sinh học biogas

2.2.2. Tính độc của các hợp chất chứa nitơ

2.2.3. Xử lý nước thải giàu hợp chất chứa nitơ ứng dụng vi khuẩn nitrat hóa

2.2.4. Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới

2.2.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

2.2.4.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1.1. Đối tượng nghiên cứu

3.1.2. Phạm vi nghiên cứu

3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu

3.2.1. Địa điểm nghiên cứu

3.2.2. Thời gian nghiên cứu

3.3. Dụng cụ, môi trường

3.3.1. Dụng cụ thiết bị

3.3.2. Môi trường

3.4. Nội dung nghiên cứu

3.5. Phương pháp nghiên cứu

3.5.1. Phương pháp thu thập mẫu

3.5.2. Phương pháp phân lập và tuyển chọn vi khuẩn nitrat hóa

3.5.2.1. Phương pháp nhuộm gram

3.5.2.2. Phương pháp giữ giống

3.5.3. Phương pháp phân tích

4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1. Phân lập vi khuẩn nitrat hóa

4.2. Tuyển chọn chủng có hoạt tính nitrat hóa cao

4.2.1. Tuyển chọn chủng có hoạt tính oxy hóa amon thành nitrit

4.2.2. Tuyển chọn chủng có hoạt tính oxy hóa nitrit thành nitrat

4.3. Hoạt tính của các chủng tuyển chọn

4.3.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn đã tuyển chọn

4.3.1.1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc

4.3.1.2. Đặc điểm, hình dạng tế bào

4.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến sinh trưởng của các chủng nitrit hóa

4.3.2.1. Ảnh hưởng của pH

4.3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ

4.3.3. Khả năng sử dụng các chủng vi sinh vật đã tuyển chọn vào xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas

5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tài liệu Tiếng Việt

II. Tài liệu Nước ngoài

I. Phân lập vi khuẩn

Phân lập vi khuẩn là bước đầu tiên trong nghiên cứu nhằm xác định các chủng vi khuẩn có khả năng nitrat hóa từ nước thải chăn nuôi sau biogas. Quá trình này bao gồm việc thu thập mẫu từ các hầm biogas và sử dụng phương pháp nuôi cấy trên môi trường chọn lọc. Các chủng vi khuẩn được phân lập dựa trên khả năng oxy hóa amoni thành nitrit và nitrit thành nitrat. Kết quả phân lập cho thấy sự đa dạng của vi khuẩn nitrat hóa trong nước thải, với các chủng như Nitrosomonas và Nitrobacter được xác định là có hoạt tính cao. Đây là cơ sở quan trọng cho các bước nghiên cứu tiếp theo.

1.1. Phương pháp thu thập mẫu

Mẫu nước thải được thu thập từ 9 hầm biogas tại thành phố Huế. Các mẫu được bảo quản ở nhiệt độ 4°C để đảm bảo tính ổn định của vi sinh vật. Phương pháp thu thập tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh để tránh nhiễm khuẩn ngoại lai.

1.2. Phương pháp nuôi cấy

Môi trường Winogradsky được sử dụng để nuôi cấy và phân lập vi khuẩn. Các chủng vi khuẩn được chọn lọc dựa trên khả năng tạo khuẩn lạc và hoạt tính nitrat hóa. Quá trình này giúp xác định các chủng có tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước thải.

II. Tuyển chọn vi khuẩn

Tuyển chọn vi khuẩn là quá trình đánh giá và lựa chọn các chủng có hoạt tính nitrat hóa cao nhất. Các chủng vi khuẩn được phân lập từ bước trước được kiểm tra khả năng oxy hóa amoni và nitrit. Kết quả cho thấy chủng C1 và D3 có hoạt tính vượt trội, với khả năng chuyển hóa amoni thành nitrit và nitrit thành nitrat hiệu quả. Đây là những chủng tiềm năng để ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas.

2.1. Đánh giá hoạt tính nitrat hóa

Hoạt tính nitrat hóa được đánh giá thông qua phương pháp đo nồng độ nitrit và nitrat trong môi trường nuôi cấy. Chủng C1 và D3 cho thấy khả năng oxy hóa amoni thành nitrit và nitrit thành nitrat cao hơn so với các chủng khác.

2.2. Kiểm tra điều kiện tối ưu

Các yếu tố như pH và nhiệt độ được kiểm tra để xác định điều kiện tối ưu cho sự phát triển của chủng C1 và D3. Kết quả cho thấy pH từ 7.0 đến 8.0 và nhiệt độ từ 25°C đến 30°C là điều kiện lý tưởng.

III. Ứng dụng vi khuẩn trong xử lý nước thải

Ứng dụng vi khuẩn trong xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas là mục tiêu chính của nghiên cứu. Các chủng vi khuẩn được tuyển chọn (C1 và D3) được thử nghiệm trong mô hình xử lý nước thải quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy khả năng giảm đáng kể nồng độ amoni, nitrit và nitrat trong nước thải. Điều này chứng minh tiềm năng của vi khuẩn nitrat hóa trong việc cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi.

3.1. Thử nghiệm quy mô phòng thí nghiệm

Mô hình xử lý nước thải được thiết lập với các bình nuôi cấy chứa chủng C1 và D3. Nồng độ amoni, nitrit và nitrat được theo dõi trong 7 ngày. Kết quả cho thấy sự giảm đáng kể các chỉ tiêu ô nhiễm.

3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý

Hiệu quả xử lý được đánh giá dựa trên sự tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng nước thải. Kết quả cho thấy nước thải sau xử lý đáp ứng các yêu cầu của QCVN 24:2009/BTNMT.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng cả về mặt khoa học và thực tiễn. Về mặt khoa học, nó cung cấp dữ liệu về vi khuẩn nitrat hóa và quá trình nitrat hóa trong nước thải chăn nuôi. Về mặt thực tiễn, nghiên cứu đề xuất giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển chăn nuôi bền vững.

4.1. Đóng góp khoa học

Nghiên cứu cung cấp thông tin chi tiết về các chủng vi khuẩn nitrat hóa và cơ chế hoạt động của chúng. Đây là tài liệu tham khảo quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo.

4.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong các hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn nitrat hóa hiệu quả trong xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas