BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
…………
VƯƠNG THỊ KIM OANH

KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HÓA, LÝ CỦA DỊCH
THẢI TỪ CÔNG ĐOẠN Ủ VISCOZYME TRONG
QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT LUTEIN TỪ HOA CÚC
VẠN THỌ VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường
Nha Trang, tháng 6 năm 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

nhiều sự giúp đỡ, động viên và khích lệ của nhiều tập thể và cá nhân.
Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu trường Đại
học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường cùng quý
thầy cô đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cũng như tạo điều kiện
thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Sự biết ơn sâu sắc em xin gửi đến TS. Hoàng Thị Huệ An, người đã định
hướng và tận tình hướng dẫn, động viên, cho em những ý kiến thiết thực, quý giá
trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Qua đây, em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy cô và cán bộ Viện Công
nghệ Sinh học và Môi trường, Trung tâm Thí nghiệm - Thực Hành trường Đại học
Nha Trang, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài này.
Xin cảm ơn tất cả những người bạn đã luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ
em trong quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến gia đình, bố mẹ và
anh chị em thân yêu, những người đã luôn dõi theo, chăm sóc, động viên và ủng hộ
cả vật chất lẫn tinh thần để cho em hoàn thành đề tài này.

Nha Trang, tháng 06 năm 2013
Sinh viên thực hiện

Vương Thị Kim Oanh
ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC HÌNH vii
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.1. Đối tượng nghiên cứu 27
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 27
2.1.2. Hóa chất 27
2.1.3. Dụng cụ và thiết bị 27
2.1.3.1. Dụng cụ 27
2.1.3.2. Thiết bị 28
2.2. Phương pháp nghiên cứu 28
2.2.1. Phương pháp thu mẫu 28
2.2.2. Xác định tỷ lệ dịch thải/nguyên liệu 28
2.2.3. Khảo sát các đặc tính hóa, lý của dịch thải theo thời gian 29
2.2.3.1. Khảo sát các đặc tính hóa, lý của dịch thải theo thời gian trong điều
kiện không xử lý 29
iv

2.2.3.2. Khảo sát các đặc tính hóa, lý của dịch thải theo thời gian khi xử lý
bằng biện pháp keo tụ kết hợp BIO-EM 30
2.2.4. Phương pháp đánh giá các chỉ số môi trường 31
2.2.4.1. Đánh giá cảm quan về mùi 31
2.2.4.2. Xác định độ màu
2.2.4.3. Xác định độ đục
2.2.4.4. Xác định pH
2.2.4.5. Xác định COD
2.2.4.6. Xác định BOD
5

2.2.4.7. Xác định TSS
2.4.4.8. Xác định đường tổng số
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu 32
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
BHL
-
Bùn hồi lưu
BTNMT
-
Bộ Tài Nguyên Môi Trường
BOD
Biochemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy sinh hóa
CHC
-
Chất hữu cơ

rpm
round per minute
Vòng/phút
TSS
Total Suspendend Solide
Tổng chất rắn lơ lửng
VSV
-
Vi sinh vật
v/w
Volume/weight
Thể tích/khối lượng
v/v
Volume/volume
Thể tích/thể tích
vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần chất ô nhiễm trong các loại nước thải 10
Bảng 1.2. Các thông số hóa - lý - sinh chủ yếu đặc trưng cho chất lượng nước thải11
Bảng 1.3. Các giá trị cho phép tăng lên sau quá trình xả thải 17
Bảng 3.1. Kết quả xác định thể tích dịch thải /nguyên liệu 33
Bảng 3.2. Kết quả đánh giá cảm quan mùi dịch thải của hoa cúc vạn thọ từ công
đoạn ủ Viscozyme (khảo sát với 7 người) 33
Bảng 3.3. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa, lý của dịch thải theo thời gian 35
Bảng 3.4. Kết quả phân tích các chỉ tiêu dịch thải cúc vạn thọ sau khi keo tụ 38
Bảng 3.5. Kết quả đánh giá cảm quan mùi sau khi sử dụng BIO-EM 39
trong điều kiện có và không sục khí 39
Bảng 3.6. Kết quả COD (mg/L) sau khi sử dụng BIO-EM 41

Hình 3.4. So sánh các chỉ tiêu sau quá trình keo tụ 38
Hình 3.5. Điểm đánh giá mùi đối với dịch thải sau khi keo tụ và xử lý bằng 40
BIO-EM trong các điều kiện: a) có sục khí (EMS) ; b) không sục khí (EMK) 40
Hình 3.6. Biến động của COD theo thời gian sau khi keo tụ dịch thải và xử lý bằng
BIO-EM trong điều kiện có và không sục khí 41
viii

Hình 3.7. Dịch thải bổ sung BIO-EM có và không sục khí 43
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của BOD5 theo thời gian sau khi sử dụng
BIO-EM trong điều kiện có và không sục khí 43
Hình 3.9. Sự thay đổi của TSS theo thời gian sau khi sử dụng BIO-EM trong điều
kiện có và không sục khí 45
Hình 3.10. Sự thay đổi pH theo thời gian sau khi sử dụng BIO-EM 45
trong điều kiện có và không sục khí 45
Hình 3.11. Sự thay đổi độ màu theo thời gian sau khi sử dụng BIO-EM trong điều
kiện có và không sục khí 46
Hình 3.12. Sự thay đổi độ đục theo thời gian sau khi sử dụng BIO-EM 47
trong điều kiện có và không sục khí 47
Hình 3.13. Giá trị COD, BOD5, TSS của dịch thải sau keo tụ sau 4 ngày xử lý bằng
BIO-EM so với QCVN 24:2009 48
Hình 3.14. Mẫu dịch thải sau khi xử lý bằng keo tụ và keo tụ kết hợp BIO-EM 49
Hình 3.15. Quy trình đề nghị xử lý dịch thải từ công đoạn ủ Viscozyme trong quy
trình chiết xuất lutein 50
Hình PL1. Chế phẩm sinh học BIO-EM M
Hình PL2. Bình hút ẩm P
Hình PL3. Tủ sấy UNB 400 P
Hình PL4. Cân phân tích AY220, Nhật Bản P
Hình PL5. Máy đo pH P
Hình PL6. Máy phá mẫu COD Q
ix

vỡ màng tế bào chứa sắc tố bằng cách xử lý nguyên liệu hoa cúc vạn thọ bằng
Viscozyme
1
. Sau khi ly tâm để loại bỏ dịch thải, bã ly tâm được đem đi chiết
carotenoid bằng hexan. Tuy nhiên, theo một số nghiên cứu khác [11], dịch thải từ 1
đây là một enzyme hỗn hợp gồm beta-glucanase, xylanase, hemicellulase, cellulase
2

công đoạn xử lý enzyme như trên có chỉ số COD rất cao, nếu xả thải sẽ gây ô nhiễm
môi trường.
Để có thể nghiên cứu các biện pháp xử lý dịch thải này trước khi xả ra nguồn
tiếp nhận, việc khảo sát các đặc tính hóa lý của dịch thải ban đầu cũng như sự biến
động các đặc tính này theo thời gian là điều cần thiết. Đó chính là lý do chúng tôi
thực hiện đề tài ‘‘Khảo sát một số đặc tính hóa, lý của dịch thải từ công đoạn ủ
Viscozyme trong quy trình chiết xuất lutein từ hoa cúc vạn thọ và đề xuất biện
pháp xử lý’’.
Mục tiêu của đề tài là:
Tìm hiểu một số đặc tính hóa, lý của dịch thải trong các điều kiện khác nhau
và đề xuất biện pháp xử lý.
Nội dung nghiên cứu:
 Tìm hiểu quy trình ủ hoa cúc vạn thọ bằng Viscozyme.
 Khảo sát biến động theo thời gian của một số đặc tính hóa, lý của dịch
thải trong các điều kiện:
- Không xử lý.
- Xử lý bằng biện pháp keo tụ kết hợp sử dụng chế phẩm sinh học BIO-EM.
 Đề xuất phương hướng xử lý dịch thải nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu

và các polyketides, antimutagen, phytorique và các chất dinh dưỡng khác. Ngoài ra,
hoa cúc vạn thọ còn chứa một số tinh dầu dễ bay hơi và nhiều hợp chất khác như
quercetagetine, kaempférol, … và các este của zeaxanthine [15].
1.2. Quy trình sản xuất lutein bằng Viscozyme
1.2.1. Giới thiệu về Viscozyme
1.2.1. 1. Đặc tính hóa lý của Viscozyme
Viscozyme L. là sản phẩm của hãng Novozyme (Đan Mạch), chứa hỗn hợp
enzyme gồm cellulase, hemicellulase và xylanase.
Đặc tính của sản phẩm Viscozyme:
+ Màu sắc: nâu
+ Trạng thái vật lý: lỏng;
+ Chất bảo quản: kali sorbat;
Các điều kiện tối thích cho Viscozyme hoạt động là: pH 3,3 – 5,5 và nhiệt độ
25 – 55
0
C [16].
Viscozyme là sản phẩm được sinh ra từ chủng nấm mốc Aspergillus
aculeatus. Viscozyme chứa các carbohydrase có thể làm phân hủy cellulose và
hemicellulose - thành phần chủ yếu của thành tế bào thực vật, nhờ đó giúp nâng cao
khả năng chiết các chất bên trong tế bào [9].
1.2.1.2. Sự thủy phân cellulose bởi Viscozyme
Việc chiết xuất lutein este từ cánh hoa cúc vạn thọ tươi được xử lý bằng
Viscozyme thương mại bao gồm các giai đoạn: ủ (lên men), ép/ly tâm, chiết lutein
este bằng hexan. Giai đoạn ủ Viscozyme được xác định là giai đoạn chính ảnh
hưởng đến việc thu hồi lutein este. Trong giai đoạn này, hệ enzyme đưa vào có tác
dụng thủy phân cellulose và hemicellulose tạo thành các sản phẩm phân hủy cấp
thấp (oligosaccharid như cellotetrose, cellobiose và glucose,…). Sự phân hủy này
5

làm tăng khả năng thẩm thấu của dung môi vào các tế bào sắc tố trong nguyên liệu

cho thấy việc chiết lutein este từ hoa cúc vạn thọ tươi bằng hexan cho hiệu suất
chiết kém, hiệu quả kinh tế thấp. Nguyên nhân là do hoa cúc vạn thọ được bao bọc
bằng một lớp màng phức hợp cellulose – pectin - protein làm dung môi khó thẩm
7

thấu vào tế bào sắc tố. Vì vậy, việc nghiên cứu nâng cao hiệu suất chiết lutein este
bằng cách xử lý hoa cúc vạn thọ bằng enzyme trước khi chiết đang được quan tâm
[3]. Nhiều công trình gần đây tập trung vào việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả chiết
lutein ester bằng cách dùng các enzyme thương mại như cellulase hay hỗn hợp
cellulase, hemicellulase và pectinase để phá hủy màng tế bào chứa sắc tố.
TS. Hoàng Thị Huệ An (2013) đã thử nghiệm sử dụng Viscozyme
2
với nồng
độ 1,7% v/v, tỷ lệ dịch Viscozyme/nguyên liệu là 1,1 v/w để ủ hoa cúc vạn thọ
trong 1 giờ ở nhiệt độ phòng. Sau đó, ly tâm hỗn hợp để xả bỏ dịch. Phần cánh hoa
đã xử lý enzyme được đưa vào công đoạn chiết sắc tố lutein bằng hexan (tỷ lệ 2/1
v/w) ở nhiệt độ phòng trong 18 giờ. Với quy trình này, kết quả nghiên cứu bước đầu
cho thấy hiệu suất thu nhận lutein este sau 2 lần chiết đạt gần 97%.
Trong khi đó, cũng theo một nghiên cứu trước đây của tác giả Hoàng Thị
Huệ An (2009), nếu chiết lutein este từ hoa cúc vạn thọ Tagetes erecta L. tươi bằng
cách xay nhỏ với aceton (15/1, v/w) sau đó chiết sang dung môi este dầu mỏ thì
hiệu suất thu nhận lutein este sau 3 lần chiết lần chỉ đạt khoảng 87% [3]. Như vậy,
rõ ràng là quy trình chiết lutein este từ hoa cúc vạn thọ đã được xử lý bằng
Viscozyme tiết kiệm được dung môi, thời gian và có hiệu quả hiệu quả kinh tế cao
hơn nhiều.
Tuy nhiên, từ quy trình này đã sinh ra một lượng dịch thải chứa nhiều hợp
chất hữu cơ là sản phẩm của quá trình phân hủy màng tế bào hoa cúc vạn thọ bằng
Viscozyme. Để đề xuất biện pháp xử lý dịch thải này trước khi xả vào nguồn tiếp
nhận, cần khảo sát một số đặc tính lý học và hóa học ban đầu của dịch thải (như độ
màu, mùi, pH, COD, BOD
Hình 1.4. Sơ đồ quy trình thu nhận lutein este cô đặc từ hoa cúc vạn thọ
với công đoạn xử lý nguyên liệu bằng Viscozyme trước khi chiết hexan
1.3. Tổng quan về nước thải
1.3.1. Khái niệm và phân loại nước thải
Nước thải là nước đã qua sử dụng vào các mục đích như: sinh hoạt, dịch vụ,
tưới tiêu, thủy lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi,… Thông thường nước thải
được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng [11].
- Nồng độ Viscozyme: 1,7% v/v
- Viscozyme/N.Liệu: 1,1 v/w
- Nhiệt độ phòng
- pH 5,6
- Thời gian ủ: 1 h
Lutein este cô đặc
DỊCH THẢI
thải
Bã ly tâm
Dịch chiết lutein
este
Hoa cúc vạn thọ
Cô đặc
Ly tâm
Ủ với Viscozyme
Chiết lutein este
9

Nước thải sinh hoạt (NTSH): là nước thải từ khu dân cư, bao gồm nước sau
khi sử dụng từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trường học, cơ quan, khu vui
chơi giải trí. Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là trong đó có hàm lượng lớn các

Các tác nhân ô nhiễm trong nước thải có thể xếp làm 3 nhóm chính:
(1) Tác nhân vật lý: nhiệt độ, màu, mùi, …
(2) Tác nhân hóa học: chủ yếu là các hóa chất trong nước thải.
(3) Tác nhân sinh học: chủ yếu là các vi sinh vật.
Các tác nhân hóa lý và sinh học phổ biến thường được xếp vào các thành phần
chủ yếu như:
(1) Các chất rắn lơ lửng.
(2) Các muối vô cơ hòa tan.
(3) Các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học.
(4) Các chất dinh dưỡng (N, P).
(5) Các chất độc (kim loại độc: Cu, Pb, As, Mn, …); chất độc hữu cơ: hóa chất
bảo vệ thực vật, …).
(6) Các tác nhân gây bệnh.
Sự có mặt của các thành phần này trong các loại nước thải khác nhau được
thể hiện trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thành phần chất ô nhiễm trong các loại nước thải

Nhóm các chất ô nhiễm
Các nguồn xác định
Các nguồn phân tán
NTSH
NTCN
Nước chảy tràn
đồng ruộng
Nước chảy
tràn đô thị
Các chất hữu cơ
dễ phân hủy sinh học
X
X

X 11

1.3.2.2. Các thông số đặc trưng chất lượng nước thải
Các thành phần của nước thải được đặc trưng bởi các thông số vật lý, hóa học
và sinh học. Các thông số cơ bản được giới thiệu trong bảng 1.2:
Bảng 1.2. Các thông số hóa - lý - sinh chủ yếu đặc trưng cho chất lượng nước
thải
ST
T
Thông số
Đơn vị đo
Đặc trưng cho
1
Vật
lý
Nhiệt độ
0
C
Tính chất vật lý
2
Màu
Độ Pt-Co
Tính chất cảm quan
3
Hóa
học
pH
-
Môi trường axit – bazơ
9
Độ kiềm
mg/L
(CaCO
3
)
Độ kiềm tổng số
10
BOD
5
: Nhu cầu oxy
sinh học
mg/L
Chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học
11
COD: Nhu cầu oxy
hóa học
mg/L
Tổng chất hữu cơ

12
NH
3

Hàm lượng nitơ dưới dạng NO
2
-
17
PO4-P Phosphat
mg/L
Hàm lượng muối PO
4
3-
18
Cu, Pb, Zn, As, Hg,
Cr: Các kim loại độc
mg/L
Hàm lượng các kim loại độc
19
Hóa chất BVTV
μg/L
Hàm lượng tổng các hóa chất bảo vệ
thực vật
20

Sin
h
học
Tổng coliform
MPN/100
mL
Mật độ (thống kê) các vi khuẩn
coliform
21

gây cảm giác khó chịu, buồn nôn. Thông thường mùi có được là mùi tổng hợp của
nhiều loại mùi khác nhau. Khi độ nhiễm bẩn chất hữu cơ không quá lớn, quá trình
phân hủy hiếu khí xảy ra chủ yếu mạnh mẽ (khi nước có đầy đủ oxy) thì nồng độ
mùi thường thấp. Ngược lại, khi trong nước không có oxy, các chất hữu cơ trung
gian được tạo ra do quá trình phân hủy kỵ khí như các axit chưa no dễ bay hơi, các
bazơ nitơ, CH
4
, H
2
S, mercaptan, indol, scatol … nên mùi được tạo ra rất mạnh,
nồng độ chất mùi lớn và gây cảm quan khó chịu.
13

Màu: nước tự nhiên sạch thường không màu. Nước tự nhiên có thể có màu
vì các lý do: các chất hữu cơ trong cây cỏ bị phân rã, nước có sắt và mangan dạng
keo hoặc dạng hòa tan, nước có chất thải công nghiệp (crom, tannin, lignin …). Nếu
nước có màu là dấu hiệu nước đã bị ô nhiễm. Màu của nước được phân thành 2
dạng: màu thực do các chất hòa tan hoặc dạng hạt keo, và màu biểu kiến là màu của
các chất lơ lửng trong nước tạo nên. Màu không chỉ làm giảm giá trị cảm quan của
nước, nó còn cho biết mức độ ô nhiễm, thậm chí còn cho biết mức độ độc hại của
nước. Độ màu càng lớn thì mức độ ô nhiễm càng cao.
Độ đục: độ đục của nước do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc
do giới thủy sinh gây ra. Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước,
ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của các vi sinh vật tự dưỡng trong nước, gây
giảm thẩm mỹ và giảm chất lượng của nước sử dụng. Độ đục càng cao thì độ ô
nhiễm càng lớn.
- Các chỉ tiêu đánh giá định lượng trạng thái chất bẩn tan, không tan:
hàm lượng chất rắn (TS, SS, VSS, DS).
Tổng chất rắn (TS): được xác định bằng trọng lượng khô phần còn lại sau
khi cho bay hơi 1L mẫu nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở 103