- Tình trạng ô nhiễm môi trường nước trên thế giới I.1.2. - Tình trạng ô nhiễm môi trường nước tại Việt Nam I.2. - Ảnh hưởng đến môi trường I.6.2. - Vi khuẩn lưu huỳnh I.7.1. - Các loại vi khuẩn lưu huỳnh I.7.2. - Chu trình lưu huỳnh trong môi trường tự nhiên của vi sinh vật I.8. - Các phương pháp loại bỏ lưu huỳnh trong nước thải I.8.1. - Tình hình xử lý lưu huỳnh trong nước thải I.10.1. - Môi trường II.2.1. - Môi trường phân lập và nuôi cấy vi sinh vật II.2.2. - Môi trường tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng khử sulfua II.2.3. - Môi trường xác định khả năng khử sulfua của vi sinh vật II.3. - Tách chiết DNA tổng số từ các mẫu môi trường III.1.2. - Kết quả phân lập và tuyển chọn vi sinh vật có khả năng xử lý lưu huỳnh trong nước thải III.3. - Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng khử H2S của chủng vi khuẩn phân lập được III.3.1. - Ảnh hưởng của pH môi trường ban đầu III.3.3. - Khảo sát sự thay đổi pH trong môi trường III.5. - Khả năng khử sunfua trong nước thải của các chủng vi khuẩn phân lập được. - Khảo sát khả năng khử sunfua của chủng vi khuẩn B7 trên môi trường MT1. - Khảo sát khả năng khử sunfua của chủng vi khuẩn B7 trên môi trường MT2. - Khảo sát khả năng khử sunfua của chủng vi khuẩn B7 trên môi trường MT3. - Sự thay đổi pH của chủng vi khuẩn B7 trong 3 môi trường khác nhau. - Sự thay đổi nồng độ H2S (ppm) trong môi trường MT1. - Sự thay đổi nồng độ H2S (ppm) trong môi trường MT2. - Sự thay đổi nồng độ H2S (ppm) trong môi trường MT3. - 55 Hình 3.12 Khả năng khử H2S của chủng vi khuẩn B7 trong các môi trường khác nhau theo thời gian. - Hình ảnh chế phẩm vi sinh xử lý H2S trong nước thải. - 60 Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 6 MỞ ĐẦU Ô nhiễm môi trường đã và đang là một vấn đề quan trọng, hệ quả của một quá trình phát triển nóng của các nước đang phát triển trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa. - thường không được xử lý qua bể tự hoại, góp phần làm ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. - Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 7 MỤC TIÊU Tuyển chọn được chủng vi khuẩn có khả năng xử lý lưu huỳnh cao và tạo chế phẩm sinh học để xử lý lưu huỳnh trong nước thải sinh hoạt. - Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng khử H2S của chủng vi khuẩn phân lập được. - Người dân ở Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 12 cả nông thôn và thành thị đang phải đối mặt với nguy cơ mắc bệnh do môi trường nước đang ngày một ô nhiễm trầm trọng. - Tổng lượng nước thải của thành phố Hà Nội, theo báo cáo của Ủy ban Khoa học Công nghệ và Môi trường (2006), lên tới m3/ngày, trong đó 2/3 là nước thải sinh hoạt. - Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 18 Đối với cống thoát nước tự chảy thường ít sử dụng trong môi trường có sự hiện diện của sulfat và có những biến đổi sinh học. - nước thải. - 2H+→ H2S _ Điều kiện kỵ khí Môi trường để vi khuẩnoxyhóagiọt nước Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 19 Hình 1.3. - Trong một số quy trình lưu huỳnh được thêm vào môi trường làm gây tổn hại cho động vật, cũng như con người. - Họ Ectothiorhodospiraceae gồm các chi: Ectothiorhodospirace, Halorhodospira Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 21 b) Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía (Nonsulfure purple bacteria) Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía là nhóm vi khuẩn quang dị dưỡng hữu cơ (photoorganoheterotrophs) thường kỵ khí bắt buộc, một số loài là quang tự dưỡng vô cơ không bắt buộc (trong tối là hoá dị dưỡng hữu cơ- chemoorganoheterotrophs). - Chu trình lưu huỳnh trong môi trường tự nhiên của vi sinh vật * Vòng tuần hoàn lưu huỳnh trong tự nhiên Lưu huỳnh là một trong những chất dinh dưỡng nhất của cây trồng. - Ở nhóm vi khuẩn trên S được hình thành không tích lũy trong cơ thể mà ở ngoài môi trường. - Ở nhóm vi khuẩn này S được hình thành không tích lũy trong cơ thể mà ở ngoài môi trường [18,22]. - Môi trường [19] II.2.1. - Môi trường trung tính (Beijrick Medium, pH = 7.4) Thành phần Lượng (g/1000 mL) Na2S2O3.5H2O 5g NaHCO3 1g Na2HPO4 0.2g MgSO4.7H2O 0.2g NH4Cl 0.1g Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 32 MgCl2.6H2O 0.1g Thạch 15 – 20g Nước cất vừa đủ 1000ml Môi trường được hấp tiệt trùng ở 121°C trong 15 phút, pH Môi trường lỏng có các thành phần tương tự nhưng không có thạch. - Môi trường tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng khử sunfua Môi trường trung tính lỏng và môi trường trung tính đặc. - Môi trường xác định khả năng khử sunfua của vi sinh vật * MT1: Môi trường trung tính + 0.5% pepton * MT2: Môi trường trung tính + dung dịch H2S Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB MT3: Môi trường trung tính + dung dịch H2S + 0.5% Ca(NO3)2 II.3. - Phân phối 3 loại môi trường (môi trường Bazo, môi trường trung tính, môi trường Axit) ra đĩa Petri, để nguội. - Sau đó hút 100µl ở các nồng độ pha loãng khác nhau vào hộp petri đã có sẵn môi trường. - Phương pháp nhân giống vi khuẩn Vi khuẩn được bảo quản trong các môi trường thạch nghiêng thích hợp ở 4oC. - Giống vi sinh vật được cấy sang ống nghiệm chứa các môi trường lỏng thích hợp. - Ảnh hưởng của nhiệt độ Nuôi cấy chủng B7 đó trên môi trường trung tính và tiến hành nuôi cấy ở các nhiệt độ khác nhau và 400C. - Ảnh hưởng của pH ban đầu Tiến hành nuôi cấy chủng B7 trên môi trường thích hợp có pH môi trường ban đầu khác nhau . - Ảnh hưởng của nồng độ sulfate ban đầu Chúng tôi nuôi cấy chủng B7 trên môi trường trung tính có bổ sung sulfate ở các nồng độ khác nhau. - Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy Chúng tôi nuôi cấy chủng B7 trên môi trường trung tính trong 14 ngày. - Khảo sát khả năng khử sunfua Cho 0.5ml dịch vi khuẩn đã được hoạt hóa vào ống nghiệm chứa 10ml môi trường khảo sát đã vô trùng (tiến hành thí nghiệm với 3 loại môi trường MT1, MT2, MT3 trong 10 ngày. - MT1: Môi trường trung tính có bổ sung 0.5% pepton, dung dịch H2S. - MT2: Môi trường Trung tính lỏng, dung dịch H2S. - MT3: Môi trường MT2, chất tạo khí O2 (0.5% Ca(NO3)2 ) Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB Mẫu trắng: Môi trường trung tính lỏng không cho H2S + Mẫu đối chứng: Môi trường trung tính lỏng có cho H2S Dung dịch H2S sử dụng trong thí nghiệm là nước thải đã có chứa dung dịch H2S. - Phương pháp định tính hàm lượng ion sunfat SO42- bằng dung dịch BaCl2: Nguyên tắc: Dựa vào việc kết tủa ion sunfat bằng bari clorua trong môi trường axit. - Khảo sát sự thay đổi pH Kiểm tra sự thay đổi pH trong môi trường nuôi cấy bằng máy đo pH. - Tách chiết DNA tổng số từ các mẫu môi trường Chúng tôi tiến hành tách chiết DNA tổng số từ mẫu bùn hoạt tính và mẫu nước thải đã lấy về. - Kết quả điện di DNA từ mẫu bùn hoạt tính và mẫu nước thải DNA tổng số của vi khuẩn trong các mẫu môi trường. - Hình ảnh DNA sau khi khuếch đại bằng phản ứng PCR Sản phẩm PCR-DGGE gen 16S rDNA của vi khuẩn trong các mẫu môi trường. - Kết quả diện di biến tính DNA N2 B2 Tb Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 45 Điện di biến tính (DGGE) gen 16S rDNA của vi khuẩn trong các mẫu môi trường. - Kết quả phân lập và tuyển chọn vi sinh vật có khả năng xử lý lưu huỳnh trong nước thải Vi khuẩn trong mẫu nước thải và bùn tại sông Kim Ngưu- Yên Sở - Hà Nội được nuôi trên 3 loại môi trường khác nhau: môi trường kiềm, môi trường trung tính và môi trường axit là các môi trường đặc hiệu cho vi khuẩn khử sunfua phát triển. - Đầu tiên vi khuẩn trong mẫu được nuôi trong môi trường lỏng 14 ngày. - Chúng tôi đã xác định khả năng khử sunfua trong nước thải của các chủng vi khuẩn phân lập được. - Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ của môi trường có ảnh hưởng rất lớn tới sự phát triển của vi khuẩn cũng như khả năng khử H2S. - Để xác định nhiệt độ tốt nhất cho hiệu quả khử H2S cao, chúng tôi tiến hành nuôi cấy chủng vi khuẩn B7 trên môi trường trung tính ở các nhiệt độ oC, và đánh giá sự phát triển của chủng. - Ảnh hưởng của pH môi trường ban đầu Để xác định ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng khử H2S của chủng B7, chúng tôi đã nuôi cấy chủng B7 trên môi trường thích hợp có pH từ 4.5 đến 8 ở 30oC. - Như vậy, khả năng khử H2S tốt nhất ở pH môi trường ban đầu là từ 7 đến 7,5. - Ảnh hưởng của nồng độ sunfat ban đầu Để nghiên cứu ảnh hưởng của sunfat ban đầu ở các nồng độ khác nhau đến khả năng khử H2S của chủng B7, chúng tôi đã nuôi cấy chủng B7 trên môi trường thích hợp. - cho thấy khi tăng nồng độ sunfat trong môi trường nuôi cấy, khả năng khử H2S của chủng B7 tăng dần và đạt giá trị cực đại là 80% khi nồng độ sulfate ban đầu là 5g. - Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy Để khảo sát thời gian nuôi cấy đến khả năng khử H2S của chủng B7, chúng tôi tiến hành nuôi cấy chủng B7 trên môi trường thích hợp (môi trường trung tính) ở 30oC, pH nồng độ sunfat ban đầu là 5g/L. - Khảo sát khả năng khử sunfua của chủng vi khuẩn B7 phân lập được Để khảo sát khả năng khử sunfua của chủng vi khuẩn B7, chúng tôi tiến hành nuôi cấy chủng vi khuẩn lần lượt trên 3 loại môi trường MT1, MT2, MT3 trong 14 ngày. - Khảo sát khả năng khử sunfua của chủng vi khuẩn B7 trên môi trường MT1 Số ngày thí nghiệm Nồng độ H2S trong môi trường (ppm) ĐC MT Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB Số ngày thí nghiệm (ngày)Nồng độ H2S (ppm)MT1MT1 + VSV Hình 3.9. - Sự thay đổi nồng độ H2S (ppm) trong môi trường MT1 Khảo sát trên môi trường MT1 có bổ sung thêm 0.5% pepton nhằm cung cấp thêm chất dinh dưỡng cho vi khuẩn phát triển. - Kết quả ở hình 3.9 cho thấy, khả năng khử H2S của chủng vi khuẩn B7 trong môi trường MT1 nhanh trong 7 ngày đầu (từ 1000ppm giảm xuống còn 295 ppm, giảm được 70.5. - Khảo sát khả năng khử sunfua của chủng vi khuẩn B7 trên môi trường MT2 Số ngày thí nghiệm Nồng độ H2S trong môi trường (ppm) ĐC MT Số ngày thí nghiệm (ngày)Nồng độ H2S (ppm)MT2MT2 + VSV Hình 3.10. - Sự thay đổi nồng độ H2S (ppm) trong môi trường MT2 Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 54 Các thực nghiệm được khảo sát trên môi trường MT2 – môi trường có các dưỡng chất cho vi khuẩn thuộc chi Thiobacillus phát triển, đồng thời cũng chứa các chất hỗ trợ việc giúp vi khuẩn định hướng khử H2S. - Chính vì vậy, trong môi trường nỳ qus trình khử H2S cũng dễ xảy ra hơn. - Kết quả ở hình 3.10 cho thấy, khả năng khử H2S của chủng vi khuẩn B7 trong môi trường MT2 nhanh trong 4 ngày đầu (từ 1000ppm giảm xuống còn 442 ppm, giảm được 55.8. - Khảo sát khả năng khử sunfua của chủng vi khuẩn B7 trên môi trường MT3 Số ngày thí nghiệm Nồng độ H2S trong môi trường (ppm) ĐC MT Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB Số ngày thí ngiệm (ngày)Nồng độ H2S (ppm)MT3MT3 + VSV Hình 3.11. - Kết quả ở hình 3.11 cho thấy, khả năng khử H2S của chủng vi khuẩn B7 trong môi trường MT3 nhanh trong 6 ngày đầu (từ 1000ppm giảm xuống còn 339 ppm, giảm được 66.1. - Số ngày thí nghiệm (ngày)Nồng độ H2S (ppm)MT1 + VSVMT2 + VSVMT3 + VSV Hình 3.12 Khả năng khử H2S của chủng vi khuẩn B7 trong các môi trường khác nhau theo thời gian Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 56 Từ hình 3.12 cho thấy khả năng khử H2S của chủng B7 trong 3 môi trường khác nhau lần lượt là MT3 > MT2 > MT1. - Khả năng khử H2S của chủng B7 trong môi trường MT3 là tốt nhất. - Vì trong môi trường MT3 có chất tạo oxy, chất này làm tăng lượng oxy trong môi trường, khiến cho vi khuẩn phát triển tốt hơn. - Nhờ vậy trong môi trường MT3 tốc độ khử H2S của chủng B7 cũng nhanh hơn trong môi trương MT2, nhưng sự khác biệt là không đáng kể. - Chỉ từ ngày thứ 9 trở đi, sự xuât hiện của ion sunfat trong môi trường mới trở nên rõ rệt. - Khảo sát sự thay đổi pH trong môi trường Để khảo sát sự thay đổi pH trong môi trường, chúng tôi tiến hành đo pH mỗi ngày bằng pH kế. - Trong cả 3 môi trường khảo sát, ta thấy sự thay đổi pH tương tự nhau. - Trong những ngày đầu, pH môi trường tăng nhẹ, vì vi khuẩn chuyển hóa hydro sunfua và oxy thành lưu huỳnh và nước theo phản ứng. - 2H2S + O2 Æ 2S + 2H2O - Song song đó, khi mức độ cân đối giữa các chất có trong môi trường thay đổi, lưu huỳnh sẽ bị oxy hóa thành axit sunfuric. - Sự thay đổi pH của chủng vi khuẩn B7 trong 3 môi trường khác nhau Số ngày thí nghiệm Độ pH tại MT1 Độ pH tại MT2 Độ pH tại MT Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 58 Từ số liệu ở bảng 3.9, ta có thể nhận thấy, độ pH của MT3 < MT1 và MT2. - Điều này là do trong môi trường MT2 và MT3 còn có sự tạo thành H2SO4 từ Na2S2O3. - Sau đó qúa trình hình thành H2SO4 tăng dần dẫn dến làm giảm pH môi trường. - Quy trình tạo chế phẩm sinh học để xử lý H2S trong nước thải sinh hoạt * Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm: Chất mang Hấp khử trùng ở 120oC trong 1 giờ Phối trộn với chủng giống Nhân giống trên môi trường trung tính Giống B7 trong ống thạch nghiêng Chế phẩm sinh học Nuôi trong tủ ấm ở 32oC trong 5 – 7 ngày Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB Thuyết minh quy trình • Chất mang: Chúng tôi lựa chọn chất mang là cao lanh vì chất mang này rẻ tiền, dễ kiếm, không độc hại, không gây ô nhiễm nguồn nước và theo nhiều tài liệu thì thấy rằng các vi sinh vật được trộn với chất mang là cao lanh thì có khả năng sống sót cao và giữ được hoạt tính. - Chủng giống: Chủng giống B7 trong ống thạch nghiêng, bảo quản ở 4oC được nhân giống trên môi trường trung tính lỏng. - Mẫu nước thải lấy từ sông Kim Ngưu – Yên Sở về, Luận văn thạc sỹ khoa học Khóa Phạm Lê Phương MSHV: CB090728 60 bổ sung chế phẩm vi sinh để xử lý H2S. - Đã khảo sát và tìm điều kiện thích hợp cho khả năng khử H2S tốt nhất của chủng B7 trên môi trường trung tính, pH ban đầu 7, nuôi cấy ở 30oC, với nồng độ sunfat ban đầu là 5g/L, sau 7 ngày nuôi cấy. - Đã khảo sát các yếu tố diễn ra trong quá trình khử sunfua của chủng vi khuẩn B7, cho thấy khả năng khử H2S tốt nhất trên môi trường MT3, có xuất hiện sự tạo thành ion SO42-, có sự thay đổi pH trong quá trình khử sunfua
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt