BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

PHẠM THỊ THÙY GIANG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT MIẾN DONG XÃ MINH
QUANG BA VÌ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Hà Nội – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

PHẠM THỊ THÙY GIANG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT MIẾN DONG XÃ MINH
QUANG BA VÌ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: CB150058

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ SINH HỌC

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Liên Hà - bộ
môn Vi sinh - Hóa sinh - Sinh học Phân Tử, Viện Công nghệ Sinh học và Công
nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn trong
suốt quá trình em học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo và cán bộ công tác tại Viện
Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Bách khoa Hà
Nội đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập tại
trường.
Em cũng xin cảm ơn các anh chị, bạn bè làm việc tại phòng thí nghiệm C4 đã
động viên, hướng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài.
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài tốt nghiệp do thời gian và kiến
thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được
sự đóng góp ý kiến, chỉ bảo tận tình của quý thầy cô để khóa luận hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 30 tháng 09 năm 2017
Học viên
Phạm Thị Thùy Giang

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Kết quả của luận văn này là kết quả nghiên cứu nhóm
nghiên cứu chúng tôi được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS.
Trần Liên Hà trường Đại học Bách khoa Hà Nội, cùng sự giúp đỡ của tập thể các

1.4.3.Hiện trạng ô nhiễm chất thải rắn..................................................................13
1.4.4.Hiện trạng ô nhiễm môi trường nước. .........................................................15
1.4.4.1.Nước thải phát sinh trong quá trình làm miến: .......................................15
1.4.4.2.Hiện trạng ô nhiễm môi trường nước ở một số làng nghề miến dong. ..19
1.5.Ảnh hưởng của làng nghề sản xuất, chế biến tinh bột và miến dong tới sức khỏe
cộng đồng. .................................................................................................................23
1.6.Làng nghề sản xuất miến dong ở xã Minh Quang Ba Vì. ...................................24
1.6.1.Vị trí và điều kiện tự nhiên. .........................................................................24
1.6.2.Nước thải làng nghề miến dong xã Minh Quang, Ba Vì, Hà Nội. ..............28
1.7.Các phương pháp xử lý nước thải. ......................................................................29
1.7.1.Xử lý bằng phương pháp cơ học. .................................................................29
1.7.2.Xử lý bằng phương pháp hoá lý ..................................................................30
1.7.3.Xử lý bằng phương pháp sinh học. ..............................................................30
1.7.3.1.Cơ sở của phương pháp. .........................................................................30
1.7.3.2.Quá trình. ................................................................................................31
1.7.3.3.Ưu điểm của VSV. .................................................................................32
1.7.3.4.Vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải dong riềng........................32

iii


1.7.3.5.Phương pháp sinh học có nhiều ưu điểm: ..............................................34
1.8. Nghiên cứu ứng dụng sử dụng chế phẩm trong quá trình xử lý nước thải. .......34
1.8.1.Chế phẩm EM: .............................................................................................34
1.8.2.Chế phẩm Biomix 2: ....................................................................................35
1.8.3.Chế phẩm Bioproduct I ................................................................................35
1.8.4.Chế phẩm biowish .......................................................................................36
1.8.5.Chế phẩm RoeTech104 ................................................................................36
1.8.6.Chế phẩm Bioproduct BK-1 ........................................................................36
1.8.7.Chế phẩm MIC-CAS 02 .................................................................................36

3.1.2.Định danh chủng Ba1 bằng phương pháp sinh học phân tử ........................48
3.2.Khảo sát điều kiện lên men của chủng NT1 và chủng Ba1. ...............................49
3.2.1.Khảo sát điều kiện lên men của chủng NT1. ...............................................49
3.2.1.1.Khảo sát môi trường lên men chủng NT1. .............................................49
3.2.1.2.Nhiệt độ. .................................................................................................50
3.2.1.3.Tiến hành khảo sát pH chủng NT1. ........................................................51
3.2.1.4.Ảnh hưởng của nồng độ pepton với chủng NT1. ...................................52
3.2.1.5.Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cấp giống đến chủng NT1. ................53
3.2.2.Khảo sát điều kiện lên men của chủng Ba1 .................................................54
3.2.1.6.Khảo sát môi trường lên men của chủng Ba1. .......................................54
3.2.1.7.Nhiệt độ. .................................................................................................55
3.2.1.8.Tiến hành khảo sát pH chủng Ba1. .........................................................56
3.2.1.9.Khảo sát ảnh hưởng của pepton đến chủng Ba1. ...................................57
3.2.1.10.Khảo sát ảnh hưởng của gluco đến chủng Ba1. ...................................58
3.2.1.11.Ảnh hưởng của nồng độ cấp giống đến chủng Ba1..............................59
3.3. Tạo chế phẩm. ....................................................................................................60
3.3.1.Tạo chế phẩm. ..............................................................................................60
3.3.1.1.Giống gốc: ..............................................................................................61
3.3.1.2.Nhân giống. ............................................................................................61
3.3.1.3.Lên men. .................................................................................................62
3.3.1.4.Thu sinh khối. .........................................................................................62
3.3.1.5.Phối trộn. ................................................................................................62
3.4. Khảo sát khả năng xử lý nước thải của chế phẩm mô bình tam giác. ................66
3.4.1.Khảo sát ảnh hưởng của mật độ cấp chế phẩm............................................66
3.4.1.1.Chế phẩm chủng NT1. ............................................................................66
3.4.1.2.Chế phẩm chủng Ba1..............................................................................67
3.4.1.3.Chế phẩm hai chủng NT1 và Ba1...........................................................69
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiêt độ tới khả năng xử lý nước thải. ................70
3.4.2.1.Chế phẩm chủng NT1. ............................................................................70
3.4.2.2.Chế phẩm chủng Ba1..............................................................................72

Bảng 1.11: Kết quả phân tích nước làng nghề xá Cát Quế ngày 8/4/2010 ...............21
Bảng 1.12: Kết quả phân tích nước làng nghề xá Minh Khai ngày 8/4/2010. ..........22
Bảng1.13:Đặc điểm của nước thải ở làng nghề chế biến tinh bột dong riềng riềng. 28
Bảng 3.1: Kết quả định danh bằng kit API 50 CHB của chủng ................................47
Bảng 3.2 : Mật độ vi sinh vật trong các công thức phối trộn ....................................63
Bảng 3.3: Mật độ vi sinh vật trong các công thức phối trộn .....................................64
Bảng 3.4: Mật độ vi sinh vật và độ ẩm của chế phẩm trong thời gian bảo quản ......65
Bảng 3.5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đối với chế phẩm có chủng NT1 .........71

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cây dong riềng Việt Nam.. .........................................................................3
Hình 1.2: Quy trình sản xuất tinh bột dong….............................................................6
Hình 1.3:Quy trình sản xuất miến dong. .....................................................................8
Hình1.4: Một số hình ảnh ở nơi sản xuất miến Cự Đà, Thanh Oai, Hà Nội............10
Hình 1.5: Hiện trạng ô nhiễm ở Cự Đà, Hà Nội. ......................................................10
Hình 1.6: Hiện trạng ônhiễm ở Dương Liễu, Hoài Đức, Hà Nội..............................11
Hình1.7: Hiện trạng ô nhiễm ở Đông Thọ, Thái Bình ..............................................11
Hình 1.8: Tình hình bệnh tật trong dân cư do có liên quan đến chất lượng môi
trường ........................................................................................................................23
Hình 1.9: Cây dong riềng ..........................................................................................25
Hình 1.10: Ảnh sản xuất miến dong của một số hộ gia đình ở Minh Quang Ba Vì
Hà Nội .......................................................................................................................26
Hình 1.11: Ảnh tại nơi sản xuât tinh bột và miến dong riềng xã Minh Quang Ba Vì
Hà Nội .......................................................................................................................27
Hình 2.1: Mô hình hoạt động hệ thống pilot .............................................................44
Hình 3. 1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc, tế bào của chủng Ba1. .............................46
Hình 3.2. Ảnh điện di DNA của chủng Ba1 trên gel agarose ...................................48

Hình 3.18: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ chế phẩm chủng Ba1 tới khả năng xử lý
nước thải ....................................................................................................................68
Hình 3.19: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ chế phẩm chủng Ba1 tới khả năng xử lý
nước thải ....................................................................................................................68
Hình 3.20: Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm hai chủng tới khả năng xử lý nước
thải .............................................................................................................................69
Hình 3.21: Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm hai chủng NT1 và Ba1 tới khả năng
xử lý nước thải ..........................................................................................................70
Hình 3.22: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng xử lý nước thải của chế
phẩm chủng NT1 .......................................................................................................71
Hình 3.23: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng xử lý nước thải của chế
phẩm chủng Ba1 ........................................................................................................72
Hình 3.24: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng xử lý nước thải của chế
phẩm 2 chủng Ba1+NT1 ...........................................................................................73
Hình 3.25: Khảo sát ảnh hưởng của pH đếnkhả năng xử lý nước thải chế phẩm
chủng NT1 .................................................................................................................74
Hình 3.26: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý nước thải của chế phẩm
chủng Ba1 ..................................................................................................................75
Hình 3.27: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý nước thải của chế phẩm
2 chủng Ba1 và NT1 .................................................................................................76
Hình 3.28: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ chế phẩm 2 chủng NT1 và Ba1 với bình
3l ................................................................................................................................77
Hình 3.29: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ chế phẩm 2 chủng NT1 và Ba1 với quy
mô bình 3l..................................................................................................................78
Hình 3.30: Hệ thống xử lý pilot quy mô 35l .............................................................79
Hình 3.31: Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm hai chủng đến quá trình xử lý nước
thải trong hệ thống pilot ............................................................................................79
Hình 3.32: Nước thải sau khi xử lý ...........................................................................80

ix

5

DNS

3,5-dinitrosalicylic

6

dNTP

Deoxyribonucleic triphosphate

7

EDTA

Ethylen diamin tetraacetic acid

8

Kb

Kilo base

9

CBNSTP

Chế biến nông sản thực phẩm


Nhu cầu oxy hóa sinh học
Base pair – Cặp nucleotit
Chemical Oxygen Demand –
Nhu cầu oxy hóa hóa học

15

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

16

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

17

TE

Tris – EDTA

18

v/p

Vòng/phút

x


1


xuất quy mô nhỏ, khép kín trong hộ gia đình đã hạn chế phần nào đầu tư trang
thiết bị và đổi mới công nghệ dẫn đếnnăng xuất sản xuất không cao, tiêu tốn nguyên
nhiên liệu lớn. Bên cạnh đó hầu hết người dân chưa ý thức việc bảo vệ môi trường
nêntrong quá trình sản xuất đã xả thải trực tiếp ra môi trường xung quanh như: ao,
hồ, cống rãnh, ...một lượng lớn chất thải, đặc biệt là nước thải giàu chất hữu cơ. Mặt
khácdo quy mô sản xuất nhỏ, không tập trung, rải rác trên khắp địa bàn làng, xã cho
nên nguồn xả thải bị phân tán, khó thu gom. Từ đó ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất
lượng môi trường và sức khoẻ cộng đồng.
Nhằm góp phần bảo vệ môi trường và giảm thiểu ô nhiễm do sản xuất và chế
biến tinh bột tại các làng nghề, chúngtôi thực hiện đề tài:
“ Nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học để xử lý nƣớc thải làng nghề sản
xuất miến dong tại xã Minh Quang Ba Vì Hà Nội.”
Với nội dung nghiên cứu chính sau:
1. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của chủng đã
lựa chọn.
2. Thu sinh khối và tạo chế phẩm.
3. Thử nghiệm xử lý nước thải làng nghề sản xuất miến dong tại xã Minh Quang,
Ba Vì Hà Nội qui mô phòng thí nghiệm.
4. Thử nghiệm xử lý nước thải làng nghề sản xuất miến dong tại xã Minh Quang,
Ba Vì Hà Nội qui mô pilot.

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
Việt Nam là một nước nông nghiệp, cho nên làng nghề hầu như phân bố rộng

tinh bột có thế chế biến thành nhiều sản phẩm hàng hóa có giá trị: làm thức ăn cho
trẻ con và người già ốm, làm bột chân trâu, làm miến, làm bánh (bánh mì, bánh bao,
bánh đa, …) mì sợi, kẹo bánh và trong công nghiệp rượu. Bã dong riềng sau khi lây
tinh bột đem phơi khô làm thức ăn dự trữ cho gia súc [20].

- Trong y học: Dong riêng có hai loại chính là dong riềng đỏ và dong riêng
trắng. Ngoài giá trị trong thực phẩm cây dong riềng đỏ còn có tác dụng chữa bệnh
tim mạch. Tác dụng quý nhất của dong riềng đỏ là “Hỗ trợ điều trị chứng tắc nghẽn
động mạch vành”. Đây chính là kinh nghiệm chữa bệnh bằng cây thuốc nam của
đồng bào người Dao ở miền Tây Bắc. Dong riềng đỏ có tác dụng trị chứng tức ngực,
khó thở và bệnh tim mạch. Bởi vậy có lúc dong riềng đỏ còn được đặt tên là “Thần
dược cho người mắc bệnh tim mạch”[34].
1.2.

Hiện trạng, trồng, chế biến và tiêu thụ sản phẩm dong riềng.
Dong riềng được nhập vào Việt Nam thế kỷ thứ 19. Năm 1898, người Pháp đã

trồng thử dong riềng ở nước ta nhưng rồi công việc thời đó đã bị dừng lại vì thời đó
chưa biết cách chế biến tinh bột dong riềng. Từ năm 1961- 1965 một số nghiên cứu
về nông học với cây dong riềng đã được thực hiện tại Viện khoa học kỹ thuật nông
nghiệp ( INSA) nhằm mục đích mở rộng diện tích Dong Riềng. Từ năm 1986 do nhu
cầu sản xuất miến từ bột dong riềng ngày càng tăng đã đi kèm với việc mở rộng diện
tích trồng loại cây này. Năm 1993, ở nước ta ước chừng đã có khoảng 30.000ha
trồng dong riềng. Hiện nay tuy diện tích trồng có thể giảm đi chút ít nhưng có thể
khẳng định, dong riềng lấy củ và lấy cảnh vẫn được trồng phổ biến khắp cả nước, từ
đồng bằng, trung du đến các vùng núi cao như SaPa, Bắc Hà (tỉnh Lào Cao), Phó
Bảng (tỉnh Hà Giang), tỉnh Tuyên Quang, … [20].
Giống như lúa, ngô, khoai, sắn, cây dong riềng thực tế đã gắn bó với đời sống
người nông dân từ thời xa xưa. Với đặc tính dễ trồng cho năng suất cao, phù hợp


Nguyên Bình, mô hình trồng dong riềng theo nhóm đã góp phần xóa đói giảm nghèo.

5


Vì thế diện tích của xã ngày càng tăng. Năm 2008 có 49,6ha đến năng 2012 đạt gần
80ha [14].
1.3.

Hiện trạng làng nghề miến dong
1.3.1. Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột dong và miến dong.
1.3.1.1.

Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột dong.

Củ dong
riềng

Làm sạch

Nghiền
Nước thải
Nước

Lọc dịch tinh bột

Lắng, rửa tinh bột

Tinh bột ướt
Làm khô tinh bột ướt

được tinh bột ướt, có độ ẩm từ 38- 40% có thể sử dụng ngay làm nguyên liệu sản
xuất miến hoặc bảo quản tùy theo mục đích sử dụng.
 Làm khô tinh bột:
Tinh bột sạch sau khi lắng lọc, tách nước thường được làm khô theo phương
pháp phơi nắng. Dùng nong, nia hoặc bạt để phơi. Tinh bột khô được đóng trong 2
lớp bao bì: bên ngoài là bao PP, bên trong là bao PE. Bảo quản trong kho cao ráo,
thoáng mát.

7


1.3.1.2.

Quy trình công nghệ sản xuất miến dong.
Bột dong riềng

Ngâm bột
Nước

Ngâm, tẩy

Nước thải

Hồ hóa
Tráng tạo mỏng và
hấp chín
Phơi sấy sơ bộ

Ủ cân bằng ẩm


bảo vệ môi trường nên trong quá trình sản xuất đã xả thải trực tiếp ra môi trường
xung quanh như: ao, hồ, cống rãnh, ...một lượng lớn chất thải, đặc biệt là nước thải
giàu chất hữu cơ.
Mặt khác với quy mô sản xuất nhỏ, không tập trung, rải rác trên khắp địa bàn
làng, xã cho nên nguồn xả thải bị phân tán, khó thu gom. Từ đó ảnh hưởng nghiêm
trọng tới chất lượng môi trường và sức khoẻ cộng đồng. Dưới đây là hình ảnh chụp
tại một số làng nghề chế biến tinh bột dong và miến dong:

9


Hình1.4: Một số hình ảnh ở nơi sản xuất miến Cự Đà, Thanh Oai, Hà Nội [41].
Hình 1.4 cho thấy trang thiết bị làng nghề ở Cự Đà còn thô sơ, lạc hậu. Miến
được phơi khắp mọi nơi như: trên sân, ngoài đường, bên bờ sông, … Ở hình 1.5 chất
thải rắn, nước thải được xả thải luôn ra cống rãnh, ao hồ,…

Hình 1.5: Hiện trạng ô nhiễm ở Cự Đà, Hà Nội [41].
Tương tự như ở Cự Đà, xã Dương Liễu, huyện Hoài Đức, Hà Nội người lao
động xả thải trực tiếp luôn ra môi trường. Trung bình mỗi ngày, các hộ làm nghề thải
10


ra từ 300- 500 tấn bã, hơn 15.000 m3 nước thải, hàng trăm tấn thải rắn, chứa các chất
tẩy rửa hóa học, mang tính axít, kiềm ra sông, hồ, …. [37].

Hình 1.6: Hiện trạng ônhiễm ở Dương Liễu, Hoài Đức, Hà Nội [44].
Hình 1.6 cho thấy chất thải rắn xả thải khắp mọi nơi ngay cả khu sinh hoạt,
đường đi, dọc hai bên bờ sông. Nước sông đục ngàu, mùi hôi thối bốc lên nồng nặc.

Hình1.7: Hiện trạng ô nhiễm ở Đông Thọ, Thái Bình [36].

Bảng 1.1: Chất lượng môi trường không khí ở một số làng nghề [24].
TT

Chỉ tiêu

K1

K2

QCVN 05 – 2009

1.

Bụi (mg/m3 )

0,28

0,11

0,2

2.

NO2(mg/m3 )

0,009

0,0078

0,4


6.

H2S(mg/m3 )

0,32

0,26

0,0075

Ghi chú:

 K1: Môi trường làng nghề Dương Liễu (khảo sát tháng 10/2002)
 K2: Môi trường làng nghề Tân Hòa (khảo sát tháng 10/2002)
Bảng 1.1 cho thấy hầu hết các chỉ tiêu chất lượng môi trường không khí còn ở
mức cho phép. Tuy nhiên, ở cả 2 làng nghề, hàm lượng H2S vượt quá TCCP từ 32 –
40 lần. Nguồn gốc của H2S chủ yếu từ nước thải của chăn nuôi lợn không đượcxử
12