Tối ưu hóa khả năng tổng hợp chất kết tụ sinh học của chủng vi khuẩn Bacillus aryabhattai KG12S và thử nghiệm xử lý nước thải sau biogas từ trại chăn nuôi heo

Huỳnh Văn Tiền * , Cao Ngọc Điệp và Trương Trọng Ngôn

* Tác giả liên hệ (tien62031104@student.ctu.edu.vn)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 08-10-2014
Ngày duyệt đăng: 27-04-2015
Ngày xuất bản: 25-06-2015
Title: Optimization of bioflocculant produced by Bacillus aryabhattai KG12S and its application in piggery wastewater treament after biogas system
Lượt xem
226
Downloads
115
Trích dẫn
Tiền, H. V., Điệp, C. N., & Ngôn, T. T. (2015). Tối ưu hóa khả năng tổng hợp chất kết tụ sinh học của chủng vi khuẩn Bacillus aryabhattai KG12S và thử nghiệm xử lý nước thải sau biogas từ trại chăn nuôi heo. Tạp chí Khoa học Đại học cần Thơ, (37), 32-41. Truy vấn từ https://ctujsvn.ctu.edu.vn/index.php/ctujsvn/article/view/1799
Số báo
Số. 37 (2015)
Chuyên mục
Công nghệ sinh học

Abstract

Piggy wastewater after biogas still contains high organic and inorganic pollutants and it must be treated before discharging into environment. Bioflocculation is extracellular polymer, which is produced by microorganisms. It is safety, strong effect, biodegradable and harmless to human and environment in comparison to conventional synthesis flocculant. Therefore they were applied for treating piggy wastewater after biogas system. Bacillus aryabhattai strain KG12S was isolated from piggery wastewater in Kien Giang province, Vietnam. The optimal medium for Bacillus aryabhattai strain KG12S consisted of glucose (1,12%), glutamate (5,7%), and K2HPO4 (0,4%) + KH2PO4 (0,8%) at pH 6 with kaolin solution after 5 minutes together with CaCl2 solution and 0.2% inoculant (bacterial liquid) increased the flocculanting activity up to 96.87%. Results from applying this strain for treating piggy wastewater showed that Chemical Oxygen Demand (COD), total solid suspension (TSS), total nitrogen, total phosphorus and ammonium concentrations were reduced 50,85%, 67,21%, 75,00%, 85,42% and 77,78%; in comparison to initial concentrations, respectively. Especially, total phosphate parameters met the requirement of Vietnamese standard (QCVN_ 40/2011/BTNMT).
Keywords: Bacillus aryabhattai KG12S, bioflocculant, carbon sources, nitrogen sources, piggery wastewater treament after biogas system

Tóm tắt

Nước thải chăn nuôi heo sau khi được xử lý bằng hệ thống biogas vẫn còn chứa hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ cao cần phải được xử lý trước khi thải ra môi trường. Chất kết tụ sinh học (bioflocculants) là một hợp chất cao phân tử được tổng hợp trong quá trình phát triển của các vi sinh vật. Chúng có tác dụng lắng tụ nhanh chóng, có khả năng tự phân hủy, an toàn cho con người và môi trường nên được nghiên cứu và ứng dụng để xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas. Chủng vi khuẩn Bacillus aryabhattai KG12S được phân lập từ mẫu nước thải sau hệ thống biogas của trại chăn nuôi heo ở tỉnh Kiên Giang, có khả năng tổng hợp chất kết tụ sinh học với thành phần môi trường tối ưu cho khả năng tổng hợp chất kết tụ sinh học gồm glucose (1,12%), glutamate (5,7%), K2HPO4 (0,4%) và KH2PO4 (0,8%) ở pH 6 cho tỷ lệ kết tụ 96,87% với dung dịch kaolin sau 5 phút để lắng, bổ sung dung dịch CaCl2 và 0,2% dịch nuôi sinh khối vi khuẩn. Kết quả ứng dụng chủng vi khuẩn này trong xử lý nước thải sau hệ thống biogas của trại chăn nuôi heo đã làm giảm COD, TSS, Nitơ tổng, photpho tổng và hàm lượng Amonium lần lượt là 50,85%, 67,21%, 75,00%, 85,42% và 77,78% so với chỉ số ban đầu. Chỉ tiêu Photpho tổng đạt cột A của quy chuẩn QCVN_ 40/2011/BTNMT.
Từ khóa: Bacillus aryabhattai KG12S, kết tụ sinh học, nguồn carbon, nguồn nitrogen, nước thải sau biogas chuồng trại chăn nuôi heo

Article Details

Tài liệu tham khảo

Deng, S., R. Bai and X. Hu, 2003. Characteristics of a bioflocculant produced by Bacillus mucilaginosus and its use in starch wastewater treatment. Appl microbial biotechnol, 60: 588-593.

Deng, S., G. Yu and Y.P. Ting, 2005. Production of a bioflocculant by Aspergillus parasiticus and its application in dye removal. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 44: 179-186.

Gong, W.X., S.G. Wang., X.F. Sun., X.W. Liu., Q.Y. Yue and B.Y. Gao, 2008. Bioflocculant production by culture of Serratia ficaria and its application in wastewater treatment. Bioresour Technol, 99: 4668-4674.

Huỳnh Văn Tiền và Cao Ngọc Điệp, 2013. Phân lập, tuyển chọn và phân tích đa dạng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học polysaccharide trong chất thải sau biogas chuồng trại nuôi heo ở Đồng bằng sông Cửu Long, Hội nghị Khoa học Công nghệ sinh học toàn quốc 2013, quyển 2: 518-522.

Kurane, R., K. Hatamochi, T. Kakuno, M. Kiyohara, K. Kawaguchi, Y. Mizuno, M. Hirano and Y. Taniguchi, 1994. Purification and characterization of liquid bioflocculant produced by Rhodococ cus erythropolis. Biosci Biotechnol Biochem, 58: 1977-1982.

Li, W.W., S. Zhong, H.Y. Lei, R.W. Chen, Q. Yu and H.L. Li, 2009. Production of a novel bioflocculant by Bacillus licheniformis X14 and its application to low temperature drinking water treatment. Bioresource Technology, 100: 3650-3656.

Salehizadeh, H., M. Vossoughi and I. Alemzadeh, 2000. Some investigations on bioflocculant production bacteria. Biochemical Engineering Journal, 5: 39-44.

Salehizadeh, H. and S.A. Shojaosadati, 2001. Extracellular biopolymeric flocculants: recent trends and biotechnological importance. Biotechnology Advances, 19 (5): 371–385.

Sathiyanarayanan, G., G.S. Kiran and J. Selvin, 2013. Synthesis of silver nanoparticles by polysaccharide bioflocculant produced from marine Bacillus subtilis MSBN17. Colloid and Surfaces B: Biointerfaces, 102: 13-20.

Sheng, Y., Q. Zang and H. Wang, 2006. Sreening and flocculating of bioflocculant-produccing microorganisms. Science and Technology Beijing, 13: 289-292.

Shih, I.L., Y.T Van, L.C. Yeh, H.G. Lin and Y.N. Chang, 2001. Production of a biopolymer flocculant from Bacillus licheniformis and its flocculation properties. Bioresource Technology, 78 (3): 267–272.

Xia, S.Q., Z.Q. Zhang, X.J. Wang, A.M. Yang, L. Chen, J.F. Zhao, D. Leonard, N. Jaffrezic-Renault, 2008. Production and characterization of a bioflocculant by Proteus mirabilis TJ-1. Bioresour Technol, 99: 6520-6527.

Yim, J.H., S.J. Kim, S.H. Ahn, H.K. Lee, 2007. Characterization of a novel bioflocculant, p-KG03, from a marine dino agellate, Gyrodinium impudicum KG03. Bioresour Technol, 98: 361-367.

Yokoi, H., T. Arima, S. Hayashi and Y. Takasaki, 1996. Flocculation properties of poly(gamma-glutamic acid) produced by Bacillus subtilis. J Ferment Bioeng, 82: 84–87.

Zang, J., Z. Liu., S. Wang and P. Jiang, 2002. Characterization of a bioflocculant produced by the marine myxobacterium Nannocystis sp. NU-2. Appl Microbiol Biotechnol, 59: 517-522.

Zhang, Z.Q., L. Bo, X.S. Qing, W.X. Jiang and Y.A. Ming, 2007. Production and application of a novel bioflocculant by multiple- microorganism consortia using brewery wastewater as carbon source. Journal of Environmental Sciences, 19: 667-673.

Zheng, Y., Z.L. Ye, X.L. Fang, Y.H. Li and W.M. Cai, 2008. Production and characteristics of a bioflocculant produced by Bacillus sp. F19. School of Environmental Science and Engineering, 99(16): 7686-7691.

Zouboulis, A.I., Xiao-Li C., Katsoyiannis I.A, 2004. The application of bioflocculant for the removal of humic acids from stabilized landfill leachates. Journal of Environmental Management, 70 (1): 35–41.

Zufarzaana, Z., Ahmad Zaharin Aris, Zulkifli H. Shamsuddin, and Mohd Kamil Yusoff, 2012. Cation Dependence, pH Tolerance, and Dosage Requirement of a Bioflocculant Produced by Bacillus spp. UPMB13: Flocculation Performance Optimization through Kaolin Assays. The Scientific World Journal. PMCID: 495659, 7pp.