Nghiên cứu áp dụng công nghệ vi sinh vật để xử lý chất thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong (LA tiến sĩ)

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

NGUYỄN NHƢ NGỌC

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ
CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT TINH BỘT DONG RIỀNG
VÀ MIẾN DONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Hà Nội –2017


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

NGUYỄN NHƢ NGỌC

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ
CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT TINH BỘT DONG RIỀNG
VÀ MIẾN DONG

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 62420201

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS.TS. Nguyễn Văn Cách

Hà Nội – 2017


LỜI CAM ÐOAN
Tôi xin cam đoan: Toàn bộ nội dung đƣợc công bố trong luận án này là công
trình nghiên cứu thực sự của cá nhân tôi.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận án này là hoàn
toàn trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất cứ công trình nào, ngoài
những bài báo và tài liệu tham khảo đã công bố trong luận án.
Tôi xin chịu trách nhiệm về toàn bộ nội dung nghiên cứu của Luận án này.
Hà Nội, ngày tháng

năm 2017

Giáo viên hƣớng dẫn

Tác giả

GS.TS. Nguyễn Văn Cách

Nguyễn Như Ngọc

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới GS. TS.
Nguyễn Văn Cách, ngƣời thầy đã định hƣớng khoa học, hƣớng dẫn và giúp đỡ tận
tình, tạo điều kiện tốt nhất trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để tôi có thể
hoàn thành luận án này.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới những sự giúp đỡ, chỉ bảo tận
tình của PGS. TS. Trần Liên Hà cùng những đóng góp ý kiến quý báu của các nhà
khoa học cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Viện Công nghệ sinh học và
Công nghệ thực phẩm, Viện Đào tạo sau Đại học - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà
Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ
thực hiện công trình này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Bộ môn Vi sinh – Hóa sinh – Sinh
học phân tử, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trƣờng Đại học
Bách Khoa Hà Nội với những góp ý thiết thực trong suốt quá trình tôi làm luận án
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp, cơ quan
đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể tham gia học tập và hoàn thành luận án này.
Cuối cùng, tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn đặc biệt tới ngƣời thân trong gia đình
tôi và bạn bè, đồng nghiệp đã luôn bên cạnh, chia sẻ những khó khăn và luôn cổ vũ,
động viên để tôi hoàn thành luận án.
Hà Nội, ngày tháng

năm 2017

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Như Ngọc

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ÐOAN ............................................................................................................... ...i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... ..ii
MỤC LỤC……………………………………………………………………………….....iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT………………………………………..vi
DANH MỤC BẢNG……………………………………………………………………….vi
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................................ix
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. ..1
1. Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................................. ..1
2. Mục tiêu của luận án....................................................................................................... ..2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................................. ..3
4. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................... ..3
4.1. Xử lý nƣớc thải............................................................................................................. ..3
4.2. Xử lý bã thải ................................................................................................................ ..3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài........................................................................ ..3
6. Kết quả khoa học đạt đƣợc và đóng góp mới của luận án .............................................. ..4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................. ..5
1.1. Thực trạng nguyên liệu, quy trình sản xuất và môi trƣờng làng nghề sản xuất tinh bột
dong riềng miến dong.......................................................................................................... ..5
1.1.1. Nguồn nguyên liệu sản xuất ..................................................................................... ..5
1.1.2. Công nghệ sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong ............................................ ..7
1.1.3. Ô nhiễm môi trƣờng làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng.................................... ..9
1.2. Thành phần đặc tính chất thải ngành sản xuất tinh bột ............................................... 12
1.2.1. Trên thế giới .............................................................................................................. 13
1.2.2. Ở Việt Nam ............................................................................................................. 14
1.3. Giải pháp công nghệ xử lý chất thải ngành sản xuất tinh bột ..................................... 17
1.3.1. Cơ sở khoa học của giải pháp sinh học xử lý nƣớc thải ............................................ 17
1.3.2. Vai trò và ứng dụng chế phẩm vi sinh vật trong xử lý nƣớc thải ............................ 28
1.3.3. Các giải pháp công nghệ xử lý chất thải sản xuất tinh bột ...................................... 30
1.4. Phân tích lựa chọn giải pháp công nghệ để xử lý chất thải làng nghề chế biến tinh bột
dong riềng và miến dong ..................................................................................................... 38
1.4.1. Xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng ......................................... 39
1.4.2. Ứng dụng bã thải dong riềng để sản xuất các sản phẩm có giá trị khác ............................40

iii


CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................... 42
2.1. Đối tƣợng và vật liệu nghiên cứu ................................................................................. 42
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................................ 42
2.1.2. Vật liệu và hóa chất nghiên cứu ................................................................................ 42
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................................. 43
2.2.1. Phƣơng pháp lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu ......................................................... 43
2.2.2. Phƣơng pháp phân tích các thông số nƣớc thải ......................................................... 43
2.2.3. Phƣơng pháp phân lập, tuyển chọn, định danh vi sinh vật ........................................ 46
2.2.5. Phƣơng pháp khảo sát và tối ƣu các thông số nuôi cấy để thu sinh khối các chủng vi
sinh vật ................................................................................................................................ 49
2.2.6. Phƣơng pháp tạo chế phẩm vi sinh vật ..................................................................... 51
2.2.7. Xử lý nƣớc thải làng nghề với chế phẩm vi sinh vật bản địa tạo thành .................... 52
2.2.8. Ứng dụng bã thải để nuôi trồng nấm ăn .................................................................... 54
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................... 56
3.1. Đặc tính nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng .......................................... 56
3.2. Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn bản địa có đặc tính thích ứng để xử lý nƣớc
thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng ........................................................................ 57
3.2.1. Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn ............................................................. 57
3.2.2. Xác định lƣợng SS kéo theo bùn hoạt tính khi bổ sung các chủng vi khuẩn đƣợc
tuyển chọn để xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng ............................... 63
3.2.3. Kết quả định tên các chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn............................................. 65
3.3. Điều kiện nuôi cấy để thu sinh khối các chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn............................69
3.3.1. Nuôi cấy thu sinh khối các chủng đƣợc tuyển chọn trong bình nón ......................... 69
3.3.2. Lên men thu sinh khối các chủng đƣợc tuyển chọn trong môi trƣờng thay thế quy mô
phòng thí nghiệm................................................................................................................. 79
3.3.3. Lên men thu sinh khối các chủng đƣợc tuyển chọn trong thiết bị lên men thể tích 5
lít........ ................................................................................................................................. 81

3.4. Tạo chế phẩm vi sinh vật từ các chủng đƣợc tuyển chọn ............................................ 82
3.4.1. Lựa chọn chất mang .................................................................................................. 82
3.4.2. Thành phần các vi sinh vật nghiên cứu trong chế phẩm ........................................... 83
3.4.3. Tỉ lệ phối trộn dịch sinh khối với chất mang ............................................................ 84
3.4.4. Xác định nhiệt độ sấy chế phẩm ............................................................................... 84
3.4.5. Bao gói và bảo quản chế phẩm ................................................................................. 85
3.4.6. Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật .................................................................. 86
iv


3.5. Thử nghiệm năng lực xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng của chế
phẩm ................................................................................................................................. 87
3.5.1. Thử nghiệm ở quy mô bình nón thể tích 500 ml ....................................................... 87
3.5.2. Thử nghiệm ở quy mô bình xử lý gián đoạn thể tích 5 lít ......................................... 88
3.5.3. Các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong
riềng của chế phẩm .............................................................................................................. 89
3.6. Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong
riềng ở hiện trƣờng .............................................................................................................. 98
3.7. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng và
miến dong .......................................................................................................................... 102
3.8. Ứng dụng bã thải dong riềng để nuôi trồng nấm sò trắng (Pleurotus florida)...........103
3.8.1. Thành phần bã dong riềng ....................................................................................... 103
3.8.2. Khả năng phát triển của nấm sò trắng trên bã dong riềng so với giá thể khác ........104
3.8.3. Hàm lƣợng các chất trong nấm sò nuôi trồng trên bã dong riềng .......................... 107
3.8.4. Hiệu quả kinh tế thu đƣợc từ nuôi trồng nấm sò trắng............................................108
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................... 110
Kết luận ............................................................................................................................. 110
Kiến Nghị .......................................................................................................................... 111
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
Ký tự

Tiếng Anh

Tiếng việt

ABR

Anaerobic baffled reactor

Thiết bị phản ứng kỵ khí vách ngăn

BOD

Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa
Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng

BTNMT
COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

DNA

Deoxyribonucleic acid

Axit deoxiribonucleic

ĐHBKHN

Đại học Bách Khoa Hà Nội

IFBBR

Thiết bị phản ứng phủ lấp màng sinh
học lỏng ngƣợc dòng

KCB

Khoáng cơ bản

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solid

Chất rắn huyền phù trong hỗn hợp

MLVSS

Mixed Liquor Volatile Suspended

Solid

Chất rắn huyền phù bay hơi

OBS

Không bổ sung chế phẩm

PTN

Phòng thí nghiệm

PCR

Polymerase chain reaction

Phản ứng khuếch đại gen
Quy Chuẩn Việt Nam

QCVN
SS

Suspended Solid

Chất rắn lơ lửng

SVI

Sludge Volume Index

Chỉ số thể tích bùn lắng

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TN

Total Nitrogen

Nitơ tổng

TP

Total phosphorus

Phospho tổng
Thể tích pha loãng

Vpl
W2E

Chất thải thành năng lƣợng

Waste to Energy

W

Độ ẩm

ĐC

Đối chứng

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của củ dong riềng tƣơi ....................................................... ..5
Bảng 1.2: Lƣợng nguyên liệu đầu vào và lƣợng chất thải rắn ở làng nghề Dƣơng Liễu .... 10
Bảng 1.3: Chỉ tiêu của nƣớc thải tại nhà máy sản xuất tinh bột ở Ấn độ............................ 13
Bảng 1.4: Các chỉ tiêu của nƣớc thải ở một số nhà máy sản xuất tinh bột ......................... 13
Bảng 1.5: Giá trị các thông số ô nhiễm của nƣớc thải từ quá trình chế biến tinh bột ......... 14
Bảng 1.6: Tải lƣợng các chất ô nhiễm ở một số làng nghề ................................................. 15
Bảng 1.7: Chất lƣợng nƣớc thải ở một số xóm ở Dƣơng Liễu ............................................ 15
Bảng 1.8: Đặc tính nƣớc thải ở làng nghề sản xuất miến dong và không sản xuất............. 16
Bảng 2.1: Thành phần phản ứng PCR: ................................................................................ 48
Bảng 3.1: Chất lƣợng nƣớc thải đầu nguồn và trên dòng thải ở làng nghề chế biến tinh bột
Minh Hồng, Minh Quang, Ba Vì, Hà Nội ........................................................................... 56
Bảng 3.2: Hoạt tính enzyme của các chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn .............................. 58
Bảng 3.3: Giá trị thông số của bùn hoạt tính từ các chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn ....... 61
Bảng 3.4: Năng lực xử lý màu nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng của các
chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn ........................................................................................ 62
Bảng 3.5. Giá trị các chỉ số nƣớc thải trƣớc lọc và sau lọc khi xử lý với các chủng đƣợc
tuyển chọn ........................................................................................................................... 64
Bảng 3.6: Hình thái khuẩn lạc và đặc điểm sinh hóa của các chủng đƣợc tuyển chọn ....... 65

Bảng 3.7: Kết quả định danh bằng kit API 50 CHB của các chủng đƣợc tuyển chọn ........ 67
Bảng 3.8: Bảng ma trận thực nghiệm quá trình lên men thu sinh khối chủng NT1............ 76
Bảng 3.9: Bảng phƣơng sai Anova của mô hình ................................................................. 77
Bảng 3.10: Mật độ tế bào của 3 chủng đƣợc tuyển chọn ở các môi trƣờng lên men thay
thế....... ................................................................................................................................. 80
Bảng 3.11: Mật độ vi sinh trên chất mang .......................................................................... 83
Bảng 3.12: Ảnh hƣởng của thành phần chủng tới hiệu suất xử lý nƣớc thải và khả năng
lắng của bùn hoạt tính ......................................................................................................... 84
Bảng 3.13: Tỉ lệ phối trộn dịch sinh khối với chất mang .................................................... 84
Bảng 3.14: Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy chế phẩm ............................................................. 85
Bảng 3.15: Điều kiện bao gói và bảo quản chế phẩm ......................................................... 86
Bảng 3.16: Giá trị SVI, MLSS, MLVSS của bùn tạo thành ............................................... 87
Bảng 3.17: Các giá trị bùn hoạt tính tạo thành .................................................................... 89
Bảng 3.18: Đặc tính nƣớc thải làng nghề trƣớc khi xử lý ................................................... 89
Bảng 3.19: Ảnh hƣởng của pH đến hiệu xuất xử lý nƣớc thải ........................................... 91
vii


Bảng 3.20: Ảnh hƣởng của tốc độ cấp khí đến hiệu suất xử lý........................................... 93
Bảng 3.21: Ảnh hƣởng của thời gian lƣu nƣớc đến hiệu suất xử lý.................................... 94
Bảng 3.22: Các thông số nƣớc thải trên hệ thống xử lý 35 lít ............................................. 97
Bảng 3.23: Đầu vào nƣớc thải ở bể xử lý tích hợp 5 chức năng ......................................... 98
Bảng 3.24: Giá trị các thông số của nƣớc thải trong giai đoạn vận hành khởi động .......... 99
Bảng 3.25: Chất lƣợng nƣớc thải đầu ra và MLSS khi có bổ sung chế phẩm Bacillus bản
địa…… .............................................................................................................................. 100
Bảng 3.26: Chất lƣợng nƣớc xả thải theo Quy chuẩn Việt Nam ......................................101
Bảng 3.27: Thành phần hóa học của bã dong riềng .......................................................... 103
Bảng 3.28: Khả năng phát triển của hệ sợi trên các nguồn cơ chất ..................................104
Bảng 3.29: Tỉ lệ nhiễm và đặc điểm của hệ sợi nấm sò trên các nguồn cơ chất ...............104
Bảng 3.30: Thời gian hình thành quả thể và năng suất nấm sò trắng ............................... 105

Bảng 3.31: Ảnh hƣởng của nguồn phụ gia tới sự phát triển hệ sợi nấm sò trắng .............106
Bảng 3.32: Ảnh hƣởng của nồng độ nƣớc vôi tới sự phát triển hệ sợi và năng suất quả
thể…… .............................................................................................................................. 107
Bảng 3.33: Hàm lƣợng các chất trong nấm sò trắng tƣơi trồng trên bã dong ...................107

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Hình ảnh cây và củ dong riềng........................................................................... ..5
Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất tinh bột dong riềng kèm dòng thải ............................ ..8
Hình 1.3: Một số hình ảnh nƣớc thải và bã thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng.... 12
Hình 1.4: Quá trình hấp thu và chuyển hóa các chất hữu cơ vào tế bào vi khuẩn .............. 18
Hình 1.5: Quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ trong nƣớc thải ............................... 18
Hình 1.6: Sơ đồ chuyển hóa các chất trong quá trình phân giải kỵ khí .............................. 19
Hình 1.7: Quá trình chuyển hóa các chất trong quá trình phân giải hiếu khí ...................... 20
Hình 1.8: Cơ chế của quá trình hiếu khí gồm 3 giai đoạn .................................................. 21
Hình1.9: Quá trình bùn hoạt tính ........................................................................................ 22
Hình 1.10: Sơ đồ cấu trúc vận hành của công nghệ xử lý nƣớc thải sử dụng bùn hoạt tính ........23
Hình 1.11: Biểu đồ chi phí của hệ thống xử lý sinh học nƣớc thải sử dụng bùn hoạt tính . 24
Hình 1.12: Chi phí tiêu hao điện năng trong hệ thống xử lý sinh học bùn hoạt tính……25
Hình 1.13: Nguyên lý chuyển hóa vi sinh các chất ô nhiễm trong xử lý nƣớc thải ............ 26
Hình 1.14: Cơ chế tóm tắt quá trình ôxy hóa – khử sinh học trong xử lý nƣớc thải ……26
Hình 1.15: Sơ đồ cấu trúc và nguyên lý vận hành của hệ thống xử lý sinh học hiếu khí tích
hợp….. ................................................................................................................................. 27
Hình 1.16: Sơ đồ công nghệ xử lý kết hợp nƣớc thải ngành sản xuất tinh bột ................... 31
Hình 1.17: Sơ đồ quá trình xử lý kết hợp nƣớc thải tinh bột ............................................. 32
Hình 1.18: Sơ đồ quá trình xử lý nƣớc thải tinh bột bằng hệ thống ABR .......................... 32
Hình 1.19: Sơ đồ quá trình xử lý nƣớc thải tinh bột bằng thiết bị IFBBR .......................... 33
Hình 1.20: Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn ở Tây Ninh .................... 34

Hình 1.21: Sơ đồ quá trình xử lý nƣớc thải ở nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phƣớc Long 35
Hình 1.22: Sơ đồ giải pháp công nghệ xử lý nƣớc thải tinh bột sắn ................................... 35
Hình 1.23: Sơ đồ dây chuyền xử lý nƣớc thải làng nghề chế biến tinh bột ........................ 36
Hình 1.24: Sơ đồ xử lý nƣớc thải tập trung ......................................................................... 36
Hình 1.25: Sơ đồ hƣớng triển khai nghiên cứu của đề tài ................................................... 38
Hình 2.1: Chu trình nhiệt phản ứng PCR ............................................................................ 48
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống xử lý liên tục thể tích 35 lít ........................................................ 52
Hình 2.3: Sơ đồ thử nghiệm nuôi trồng nấm sò (Pleurotus florida) trên cơ chất bã dong . 54

ix


Hình 3.1: Mật độ tế bào của các chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn trong môi trƣờng nƣớc
thải…… ............................................................................................................................... 59
Hình 3.2: Năng lực loại chất hữu cơ trong nƣớc thải của các chủng vi khuẩn đƣợc tuyển
chọn…. ................................................................................................................................ 60
Hình 3.3: Thử nghiệm khả năng đối kháng của các chủng vi khuẩn đƣợc tuyển chọn trên
môi trƣờng dinh dƣỡng rắn ................................................................................................. 63
Hình 3.4: Hình thái tế bào và khuẩn lạc của 3 chủng đƣợc tuyển chọn .............................. 66
Hình 3.5: Ảnh điện di đoạn DNA sau khi PCR của các chủng đƣợc tuyển chọn trên gel
agarose................................................................................................................................. 67
Hình 3.6: Sơ đồ tƣơng quan theo cấu trúc gen của các loài có quan hệ họ hàng gần với các
chủng đƣợc tuyển chọn: NT1 (A); Ba1 (B) và H12 (C) ........................................................ 68
Hình 3.7: Ảnh hƣởng của nguồn Cacbon tới phát triển sinh khối ba chủng đƣợc tuyển
chọn…. ................................................................................................................................ 70
Hình 3.8: Ảnh hƣởng của nguồn Nitơ tới phát triển sinh khối ba chủng đƣợc tuyển chọn.71
Hình 3.9: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng glucose và pepton tới phát triển sinh khối chủng
NT1…… .............................................................................................................................. 72
Hình 3.10: Ảnh hƣởng của tinh bột và cao nấm men tới phát triển sinh khối chủng Ba1 ... 72
Hình 3.11: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột và pepton tới phát triển sinh khối chủng

H12…….. ............................................................................................................................. 73
Hình 3.12: Ảnh hƣởng của tỉ lệ cấp giống và pH tới phát triển sinh khối ba chủng đƣợc
tuyển chọn ........................................................................................................................... 74
Hình 3.13: Ảnh hƣởng của tốc độ lắc và nhiệt độ tới phát triển sinh khối 3 chủng đƣợc
tuyển chọn ........................................................................................................................... 75
Hình 3.14: Ảnh hƣởng của thời gian lên men tới phát triển sinh khối và bào tử của ba
chủng đƣợc tuyển chọn ....................................................................................................... 76
Hình 3.15: Hồi quy đáp ứng ảnh hƣởng các yếu tố đến mật độ tế bào B. Subtilis NT1 ...... 78
Hình 3.16: Hàm kỳ vọng và điều kiện lên men tối ƣu thu sinh khối chủng NT1 ................ 78
Hình 3.17: Ảnh hƣởng của tốc độ cấp khí tới sự phát triển sinh khối ba chủng đƣợc tuyển
chọn…. ................................................................................................................................ 81
Hình 3.18: Chế phẩm sau sấy và bao gói ............................................................................ 85
Hình 3.19 : Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật từ ba chủng Bacillus đƣợc tuyển
chọn..... ................................................................................................................................ 86
Hình 3.20: Thử nghiệm chế phẩm quy mô bình nón .......................................................... 87
Hình 3.21: Năng lực chuyển hóa COD và nitơ của chế phẩm quy mô bình 5 lít................ 88
x


Hình 3.22: Ảnh hƣởng của pH tới hiệu suất xử lý nƣớc thải của chế phẩm ....................... 90
Hình 3.23: Ảnh hƣởng của lƣợng chế phẩm bổ sung.......................................................... 90
Hình 3.24: Hệ thống xử lý liên tục quy mô 35 lít ............................................................... 91
Hình 3.25: Diễn biến COD và Nitơ trong hệ thống xử lý liên tục ...................................... 95
Hình: 3.26: Nƣớc sau xử lý liên tục quy mô liên tục .......................................................... 95
Hình 3.27: Ảnh hƣởng của tải lƣợng COD đến hiệu suất xử lý COD và MLSS ................ 96
Hình 3.28: Bể lắng bột và bể xử lý 5 chức năng đang hoạt động .....................................101
Hình 3.29: Nƣớc thải đầu vào, trong bể và đầu ra sau bể xử lý 5 chức năng ...................102
Hình 3.30: Sơ đồ giải pháp công nghệ xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong
riềng trên bể tích hợp 5 chức năng với chế phẩm Bacillus bản địa...................................102
Hình 3.31: Hệ sợi nấm sò trắng trên A (rơm), B (bã dong), C (bông) sau 2 tuần cấy

giống…. ............................................................................................................................. 105
Hình 3.32: Quả thể nấm sò trắng trên cơ chất bã dong riềng ............................................105

xi


MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của đề tài

Tinh bột dong riềng và miến dong là hai loại sản phẩm đƣợc chế biến từ củ dong
riềng (Canna elidus Ker.) ở các làng nghề của vùng nông thôn Việt Nam. Hiện nay các sản
phẩm này đang có sức tiêu thụ lớn trên thị trƣờng trong nƣớc và xuất khẩu, góp phần tích
cực trong việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế - xã hội địa phƣơng. Trong những năm gần đây,
hoạt động làng nghề đang phát triển mạnh đã giúp ngƣời dân làng nghề xóa đói giảm
nghèo, tạo công ăn việc làm và giải quyết lao động dƣ thừa, giảm tệ nạn xã hội… cuộc
sống kinh tế ngƣời dân ổn định và phát triển. Bên cạnh những mặt tích cực, hoạt động sản
xuất tại các làng nghề này cũng có nhiều bất cập, đặc biệt là chất lƣợng môi trƣờng làng
nghề đã và đang bị suy thoái nghiêm trọng tác động trực tiếp tới sức khỏe ngƣời dân, gây
nhiều bức xúc cho xã hội, ảnh hƣởng không nhỏ tới sự phát triển bền vững của làng nghề
và sự phát triển của nền kinh tế đất nƣớc.
Thực trạng công nghệ và thiết bị sản xuất ở các làng nghề sản xuất tinh bột dong
riềng hiện nay vẫn còn khá thô sơ nên sau sản xuất khối lƣợng nƣớc thải và bã thải lớn
chƣa đƣợc xử lý mà xả toàn bộ ra cống thoát nƣớc chung rồi đổ ra lƣu vực sông, suối lân
cận. Nguồn chất thải này chứa hàm lƣợng hữu cơ cao đã và đang gây ô nhiễm nghiêm
trọng tới môi trƣờng làng nghề và vùng phụ cận, bao gồm cả môi trƣờng đất, ô nhiễm
nguồn nƣớc mặt (hàm lƣợng hữu cơ trong nƣớc thải cao: SS, BOD5, COD, TN, TP, đặc
biệt khâu lọc bột và tách bã các chỉ tiêu này vƣợt TCCP đến 200 lần), ô nhiễm nƣớc ngầm
(nồng độ NH4+, H2S, coliform cao hơn TCCP hàng trăm lần) và cả ô nhiễm không khí (do

phân hủy các chất hữu cơ trong nƣớc thải tạo: SO2, NO2, H2S, NH3, CH4 và các khí có mùi
hôi tanh khác).
Có nhiều công trình nghiên cứu về đánh giá mức độ ô nhiễm - đặc tính chất thải và
nghiên cứu lựa chọn, áp dụng công nghệ để xử lý chất thải làng nghề. Kết quả đã thu đƣợc
những thành công đáng kể trong vấn đề cải thiện môi trƣờng làng nghề nhƣng còn gặp rất
nhiều khó khăn trong quá trình vận hành (chi phí vận hành cao, diện tích xây dựng và đầu
tƣ ban đầu lớn, đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao, ý thức môi trƣờng ngƣời dân còn thấp, thời
gian mùa vụ nên tình trạng chất thải biến động lớn…) Do đó, chất lƣợng môi trƣờng làng
nghề ở nƣớc ta hiện nay vẫn là điểm nóng ô nhiễm bức xúc của xã hội.
Bản chất nguồn chất thải ngay sau sản xuất tinh bột dong riềng (gồm bã thải và nƣớc
thải) chính là nguồn vật liệu giàu hữu cơ và khá an toàn (nguồn gốc từ nguyên liệu chế
biến thực phẩm) nên nếu có thể áp dụng công nghệ thích ứng để vừa xử lý nhanh và triệt
để đồng thời tận thu và tái chế các hợp chất hữu cơ trong chất thải thành một số sản phẩm
có giá trị khác sẽ giảm đƣợc gánh nặng chi phí trong quá trình vận hành, tăng tính khả thi
của quá trình xử lý chất thải làng nghề.
Gần đây, giải pháp công nghệ xử lý – khai thác chất thải - triển khai trên hệ thống bể
xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng với đặc tính là khai thác quá trình xử lý hiếu
1


khí nƣớc thải và tách phân ly sớm thu bùn hoạt tính ngay trong quá trình xử lý (không cần
dùng keo tụ) đã đƣợc phát triển và bƣớc đầu ứng dụng với hiệu quả cao.
Nếu có thể phát triển và ứng dụng đƣợc giải pháp công nghệ này vào quá trình xử lý
nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng để tận thu bùn hoạt tính phục vụ cho các
mục tiêu thứ cấp nhƣ làm phân bón, khí hóa,…sẽ đạt mục tiêu kép vừa xử lý sạch nƣớc
thải vừa mang lại giá trị kinh tế gia tăng cho hoạt động sản xuất ở các làng nghề. Tuy
nhiên, giải pháp này chỉ có thể bộc lộ đƣợc các đặc tính công nghệ mong đợi và hoạt động
hiệu quả khi xác lập đƣợc hệ vi sinh vật phù hợp làm động lực giữ vai trò kiểm soát chủ
đạo trong hệ thống xử lý.
Với bã thải dong riềng giàu hữu cơ, thành phần chủ yếu là cellulose, hemicellulose...

hiện vẫn đang chƣa đƣợc thu gom riêng mà xả cùng dòng nƣớc thải nên gây ô nhiễm
nghiêm trọng. Nếu phát triển đƣợc giải pháp công nghệ phù hợp để có thể tách riêng phần
bã thải sớm và tận dụng làm nguồn cơ chất để nuôi trồng nấm ăn thì giá trị kinh tế gia tăng
từ sản phẩm nấm sẽ là một nguồn phụ thu, đồng thời giúp giảm chi phí cho công tác xử lý
môi trƣờng, qua đó khuyến khích ngƣời dân làng nghề tham gia tích cực hơn trong công
tác xử lý chất thải bảo vệ môi trƣờng.
Xuất phát từ thực tế trên, đề tài: "Nghiên cứu áp dụng công nghệ vi sinh vật để xử
lý chất thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong" đã đƣợc tiến hành
với các nội dung nhƣ sau:
Tập trung vào phát triển và ứng dụng công nghệ xử lý có khai thác giá trị chất thải
(nƣớc thải và bã thải) ngay sau quá trình sản xuất tinh bột dong riềng ở các làng nghề.
Đối với nƣớc thải: Đề tài nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi sinh vật có những đặc
tính thích ứng với điều kiện giải pháp công nghệ áp dụng là: Có năng lực đồng hóa cơ chất
đa dạng trong điều kiện xử lý hiếu khí để tạo nhiều bùn hoạt tính hơn, đồng thời có đặc
tính kết tụ thuận lợi để tách thu phần bùn hoạt tính kích thƣớc lớn tự lắng đƣợc ngay trong
quá trình xử lý trong hệ thống xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng.
Đối với bã thải: Tách riêng ra khỏi dòng thải ngay sau quá trình sản xuất để xử lý thử
nghiệm nuôi trồng nấm sò trắng – Pleurotus florida.

2.
-

Mục tiêu của luận án
Tạo đƣợc chế phẩm vi sinh vật đáp ứng với mục tiêu công nghệ xử lý nƣớc thải để có
thể tận thu bùn hoạt tính trong hệ thống xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng
(các chủng vi sinh hô hấp hiếu khí bản địa có năng lực sử dụng cơ chất đa dạng,
thích nghi và phát triển tốt trong nƣớc thải, đồng thời có năng lực xử lý làm giảm
nhanh ô nhiễm và tạo bông bùn kết lắng thuận lợi).

-

Thử nghiệm đánh giá bƣớc đầu hiệu suất xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột
dong riềng để thu bùn hoạt tính của chế phẩm ở quy mô phòng thí nghiệm và hiện
trƣờng.
2


-

3.

Đánh giá khái toán đƣợc hiệu quả của việc tận thu bã dong riềng để nuôi trồng nấm
sò trắng Pleurotus florida.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

-

Nƣớc thải và bã thải ngay sau quá trình nghiền tách bã và lắng lọc tinh bột dong
riềng ở làng nghề.

-

Các chủng vi sinh vật hiếu khí, bản địa có các đặc tính phù hợp giải pháp xử lý và
tận thu bùn hoạt tính trong bể xử lý sinh học hiếu khí tích hợp 5 chức năng.

-

Giống nấm sò trắng Pleurotus Florida

-

Hệ thống bể xử lý sinh học hiếu khí tích hợp năm chức năng có tách phân ly sớm thu
bùn hoạt tính ngay trong quá trình xử lý, đƣợc xây dựng với thể tích 33m3 tại làng
nghề chế biến tinh bột dong riềng Minh Hồng – Minh Quang – Ba Vì – Hà Nội.

4.

Nội dung nghiên cứu

4.1. Xử lý nƣớc thải
-

Nghiên cứu khảo sát đặc tính nƣớc thải sau quá trình lắng lọc bột và đánh giá các
thông số ô nhiễm.

-

Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật hiếu khí bản địa có các đặc
tính phù hợp với giải pháp công nghệ xử lý – khai thác chất thải trong bể xử lý sinh
học hiếu khí tích hợp 5 chức năng.

-

Nghiên cứu quy trình lên men thu sinh khối vi sinh vật và quy trình kỹ thuật tạo chế
phẩm vi sinh vật phục vụ cho xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng.

-

Nghiên cứu thử nghiệm năng lực xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột dong

riềng của chế phẩm vi sinh vật tạo ra trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trƣờng.

4.2. Xử lý bã thải
-

Khảo sát và phân tích hàm lƣợng các chất trong bã thải dong riềng

-

Nghiên cứu khả năng phát triển của nấm sò trắng trên cơ chất bã thải dong riềng

-

Nghiên cứu xây dựng quy trình nuôi trồng nấm sò trắng trên bã dong riềng và đánh
giá hiệu quả kinh tế từ quá trình nuôi trồng nấm sò trên bã dong riềng.

5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

-

Đây là một đề tài nghiên cứu có tính khoa học và thực tiễn về phát triển và ứng dụng
giải pháp công nghệ xử lý sinh học có kết hợp khai thác chất thải ô nhiễm hữu cơ
trên đối tƣợng chất thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng.

-

Đề tài đã phân lập và tuyển chọn đƣợc bộ chủng vi sinh vật phù hợp với đặc tính
công nghệ của bể xử lý hiếu khí tích hợp 5 chức năng (các chủng hiếu khí, bản địa,

3


thích nghi và phát triển tốt trong nƣớc thải, năng lực xử lý nhanh chất ô nhiễm và tạo
bùn tốt, kết lắng nhanh).
-

Đề tài đã xây dựng đƣợc quy trình lên men thu sinh khối vi sinh vật, quy trình sản
xuất chế phẩm vi sinh và đánh giá đƣợc hiệu quả xử lý nƣớc thải để thu bùn hoạt tính
của chế phẩm trong phòng thí nghiệm và hiện trƣờng.

-

Đã bƣớc đầu thử nghiệm và xây dựng quy trình sử dụng bã thải dong riềng để nuôi
trồng nấm sò trắng đạt năng suất cao đồng thời đánh giá hiệu quả kinh tế thu đƣợc.

6.

Kết quả khoa học đạt đƣợc và đóng góp mới của luận án

-

Đề tài đã phân lập và tuyển chọn đƣợc 3 chủng vi khuẩn bản địa: Bacillus subtilis
NT1; Bacillus methylotrophycus Ba1 và Bacillus amyloliquefaciens H12 (hiếu khí,
thích nghi nhanh với môi trƣờng nƣớc thải - sau 24 giờ nuôi cấy, mật độ các chủng
đạt 108 – 109 Cfu/ml; năng lực làm giảm nhanh chỉ số ô nhiễm - COD tan nƣớc thải
giảm ≥ 90% sau xử lý; năng lực tạo bùn kết lắng thuận lợi - sau 10 phút hầu hết
lƣợng bùn lớn đã lắng hết với SVI nằm trong khoảng 90 – 120 ml/g, nƣớc sau xử lý
trong) phù hợp với công nghệ bể xử lý sinh học hiếu khí 5 chức năng để xử lý nƣớc
thải làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong.

-

Đã thử nghiệm ứng dụng chế phẩm trong điều kiện xử lý trong phòng thí nghiệm với
thời gian khởi động và vận hành ổn định hệ thống là 4 ngày, hiệu suất xử lý COD đạt
≥ 90%, hiệu suất xử lý tổng nitơ đạt ≥ 80%. Trên hiện trƣờng ở bể xử lý sinh học
hiếu khí tích hợp 5 chức năng, với thời gian cần thiết để xác lập trạng thái vận hành
khởi động ổn định là 20 ngày khi giá trị COD nƣớc thải đầu vào cao (≥ 4000ng/l).
Kết quả xử lý ổn định với hiệu suất cao, nƣớc đầu ra của hệ thống đạt tiêu chuẩn cột
A theo QCVN 40:2011/BTNMT.

-

Đã đề ra giải pháp tách bã sớm, bảo quản chất lƣợng bã đảm đáp ứng yêu cầu để
nuôi trồng nấm ăn. Hiệu quả trồng nấm sò trắng trong điều kiện thử nghiệm đã thu
đƣợc năng suất 49,52% (495,2 kg nấm tƣơi/tấn bã dong khô và lƣợc toán hiệu quả
kinh tế gia tăng đạt 4.170.000đ/1 tấn bã dong khô).

4


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Thực trạng nguyên liệu, quy trình sản xuất và môi trƣờng
làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng miến dong
1.1.1. Nguồn nguyên liệu sản xuất
1.1.1.1 Cây dong riềng (Canna edulis. Ker)
Dong riềng là cây thân thảo có củ chứa hàm lƣợng tinh bột cao, thuộc bộ
Scitaminales họ Cannaceae, có nguồn gốc từ Peru Nam Mỹ đƣợc du nhập vào Việt Nam
từ thế kỷ 20. Tên địa phƣơng của dong riềng là khoai chuối tây (Thừa Thiên, Quảng Trị,
Nghệ An, Hà Tĩnh), củ đót (Hòa Bình, Nam Định, Ninh Bình), dong đao tây, dong tây,

khoai riềng. Căn cứ vào tính chất của củ, thân, lá, hoa có thể chia dong riềng thành 3 loại:
cây chuối hoa (Canna Indica L), cây dong đao (Canna sp), và cây dong riềng (Canna
edulis. Ker) [13, 22].

Hình 1.1: Hình ảnh cây và củ dong riềng [13]

Củ dong riềng đƣợc thu hoạch để lấy tinh bột sau khi trồng từ 1 đến 1,5 năm. Tỷ lệ
thành phần hóa học trong củ thay đổi tùy theo điều kiện canh tác, khí hậu, độ tuổi của cây
và vị trí củ [13].
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của củ dong riềng tươi [22].

Hàm lượng (%)
64-80
12-25
0,9-2,3
0,1-0,7
0,8-1,0
1,2
5,6-8,8

Thành phần
Nƣớc
Tinh bột
Protein
Lipit
Pectin, đƣờng
Các chất hoạt động sinh học
Cellulose

Gluxit là thành phần quan trọng, chiếm tỷ lệ chất khô lớn nhất trong củ dong riềng,

trong đó chủ yếu là tinh bột (chiếm 12 - 25%). Các thành phần dinh dƣỡng khác nhƣ:
5


protein, lipit, vitamin có hàm lƣợng thấp hơn. Hàm lƣợng cellulose trong củ dong riềng
khá cao (5,6 – 8,8%), cấu trúc xơ dài và bền. Ngoài ra, trong củ dong riềng còn chứa một
phần nhỏ các hợp chất polyphenol trong nhựa củ [13, 22]. Tinh bột dong riềng có hàm
lƣợng amylose cao nên có nhiều lợi thế để sản xuất các sản phẩm cần có độ dai, giòn nhƣ
miến, bánh đa, trân châu... Do đó tinh bột dong riềng ngày càng trở thành nguồn nguyên
liệu chính cung cấp cho các ngành sản xuất thực phẩm ở nƣớc ta.
1.1.1.2. Xu hướng phát triển nguồn nguyên liệu dong riềng
a. Trên thế giới
Nghiên cứu khảo cổ học tại Mỹ cho thấy bằng chứng về trồng dong riềng rất sớm,
khoảng 7.000 năm trƣớc đây. Tên gọi bắt nguồn từ aru-aru (bữa ăn của các bữa ăn). Dong
riềng có nguồn gốc ở vùng Caribbean và phát triển mạnh trong khí hậu nhiệt đới. Theo
thống kê chƣa đầy đủ, diện tích trồng dong riềng trên thế giới ƣớc tính khoảng 200-300
triệu ha với năng suất bình quân đạt khoảng 30 - 60 tấn/ha [22]. Hiện nay, với sự cải tiến
kỹ thuật trồng, chăm sóc nên năng suất dong riềng ngày càng tăng, có thể tới 70 - 80 tấn/ha
[75].
Tinh bột củ dong từ xƣa đã đƣợc sử dụng rất phổ biến trong món ăn của Anh, nhƣ
làm bánh quy, bánh tráng miệng, thạch, bánh ngọt... hoặc làm nƣớc sốt nóng và mì ăn liền
trong ẩm thực Hàn Quốc và Việt Nam [11, 19]. Ngày nay, tinh bột dong riềng ngày càng
đƣợc ƣa chuộng sử dụng nhiều nhƣ nguồn nguyên liệu mới thay thế tinh bột sắn, gạo của
nhiều ngành công nghiệp chế biến thực phẩm do có nhiều đặc tính ƣu việt. Ngoài ra, tinh
bột dong riềng cũng đƣợc sử dụng để nghiên cứu sản xuất ethanol sinh học, làm phụ gia
dƣợc phẩm… [75, 102].
b. Ở Việt Nam
Dong riềng là loài cây nông nghiệp dễ trồng và chăm sóc, chịu đƣợc điều kiện khí
hậu khắc nghiệt nhƣ khô hạn, nắng nóng, bóng râm, có thể trồng xen kẽ hoặc dƣới tán các
loài cây khác, thích hợp với địa thế đất dốc vùng đồi núi... Do đó, cây dong riềng ít khi mất

mùa, tốn ít công và chi phí chăm sóc nhƣng hiệu quả kinh tế lại lớn hơn nhiều lần so với
trồng các loại cây khác nhƣ ngô, lúa, đậu tƣơng... [47, 142]. Cây dong riềng luôn chứng tỏ
là loài cây nông nghiệp chiếm ƣu thế về giá trị kinh tế từ sản phẩm truyền thống nổi tiếng
nhƣ miến và tinh bột.
Dong riềng đƣợc trồng ở nƣớc ta với diện tích hơn 30.000 ha, sản lƣợng củ đạt
khoảng 300.000 tấn/năm. Các tỉnh có diện tích lớn trồng dong riềng là Hà Nội, Hòa Bình,
Huế, Đồng Nai, Sơn La, Mộc Châu, Bắc Kạn… và gần đây một số địa phƣơng khác cũng
phát triển cây dong riềng nhƣ Nghệ An, Tuyên Quang, Hƣng Yên... [131, 134, 135, 142].
Các địa phƣơng sử dụng củ dong để sản xuất tinh bột và miến dong nổi tiếng cả nƣớc
với sản lƣợng lớn là: Hà Nội với các làng nghề: Dƣơng Liễu, Cát Quế, Minh Khai, Cộng
Hòa, Tân Hòa, Minh Hồng...; Hƣng Yên; Hà Nam; Quảng Ninh; Huế; Đồng Nai; Bắc Kạn;
Điện Biên... Trong đó nhiều làng nghề đã có thƣơng hiệu nổi tiếng nhờ chế biến và sản
xuất tinh bột dong riềng và miến dong.

6


Ở Hƣng Yên, các làng nghề sản xuất chế biến tinh bột dong riềng và miến dong đã
tồn tại và phát triển hơn 60 năm. Theo số liệu thống kê năm 2008, xã Tứ Dân có khoảng
1095 hộ tham gia trồng dong riềng với diện tích khoảng 279,4 ha thu tổng sản lƣợng củ
dong là 20367 tấn. Với 105 hộ làm nghề chế biến tinh bột dong, sản lƣợng bột khoảng
15078 tấn cung cấp nguyên liệu cho các làng nghề sản xuất miến tại địa phƣơng và các
vùng khác trong cả nƣớc [83].
Huyện Hoàng Su Phì (Hà Giang) trồng đƣợc 130 ha cây dong riềng cao sản năm
2010, năng suất bình quân đạt 50 tấn/ha với sản lƣợng 6.500 tấn. Hiện nay, huyện đã mở
rộng vùng trồng dong riềng cao sản lên hàng nghìn ha. Bên cạnh đó, huyện đang xúc tiến
xây dựng nhà máy chế biến tinh bột dong riềng nhằm bao tiêu toàn bộ sản phẩm cho ngƣời
dân [134].
Cây dong riềng đã khẳng định vai trò trong việc xóa đói giảm nghèo và làm giàu cho
ngƣời dân tỉnh Bắc Kạn. Năm 2011, diện tích trồng dong riềng của tỉnh là 551 ha với sản

lƣợng củ đạt khoảng 50.000 tấn. Toàn tỉnh có 5 cơ sở lớn chuyên thu mua, sản xuất chế
biến tinh bột dong riềng và miến dong. Để đƣa dong riềng trở thành cây trồng chính, đột
phá trong sản xuất nông – lâm nghiệp, năm 2012 tỉnh Bắc Kạn đã nâng diện tích cây trồng
này lên 1.300ha [135].
Diện tích dong riềng của tỉnh Tuyên Quang cũng lớn, khoảng 1.100 ha với 34 cơ sở
chế biến bột dong riềng đã cung cấp lƣợng lớn nguyên liệu củ dong và bột dong cho thị
trƣờng [131, 140].
Ở Minh Hồng - Minh Quang, Ba Vì từ năm 2006 đã chuyển đổi toàn bộ cơ cấu cây
trồng từ lúa sang dong riềng để tận dụng thế mạnh của vùng đồng thời phát triển nghề
truyền thống là sản xuất và chế biến tinh bột.
Với 271/289 hộ tham gia trồng dong riềng trên tổng diện tích 250 ha, sản lƣợng bột
thu đƣợc hàng năm khoảng 20.000 tấn, năng suất bình quân 70 – 80 tấn củ/ha. Trong làng
có tổng 164 hộ sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong, với quy mô phân tán, nhỏ lẻ.
Mỗi vụ, làng sản xuất khoảng hơn 2300 tấn bột và 17000 tấn miến dong [134].
Ở một số nơi khác ở phía Bắc nƣớc ta cũng có sản lƣợng dong riềng lớn, Riêng
huyện Nguyên Bình (Cao Bằng), năm 2009 đã trồng với diện tích 90,20 ha, năng suất đạt
680,24 tạ củ/ha, sản lƣợng đạt 5486,29 tấn, ƣớc tính lƣợng bã lên tới 4.115 tấn [137, 138].
Diện tích trồng dong riềng lớn khắp cả nƣớc cùng với thị trƣờng tiêu thụ tinh bột và
miến dong ngày càng tăng ở cả thị trƣờng trong nƣớc và xuất khẩu đã thúc đẩy mạnh mẽ
các làng nghề sản xuất các sản phẩm từ dong riềng phát triển.
1.1.2. Công nghệ sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong
Công nghệ sản xuất tinh bột dong riềng có tính chất truyền thống và tƣơng đối phổ
biến ở các vùng nông thôn Việt Nam, sử dụng các máy móc và thiết bị đơn giản. Quá trình
sản xp 5 chức năng, thể tích 33m3 tại làng
nghề Minh Hồng, Minh Quang, Ba Vì, Hà Nội, thời gian vận hành khởi động

110


đạt trạng thái xử lý ổn định là 20 ngày với chất lƣợng nƣớc đầu ra đạt QCVN

40:2011/BTNMT cột A và khả năng thu hồi lƣợng lớn bùn hoạt tính.
6.

Đã nghiên cứu thử nghiệm xử lý bã thải dong riềng để nuôi trồng nấm sò trắng với
năng suất cao, đạt 49,52%, lƣợc toán đạt ≥ 4.000.000 đồng/ 1 tấn bã dong khô.

Kiến Nghị
1.

Kết quả của đề tài cần tiếp tục đƣợc ứng dụng mở rộng để chứng minh tính hiệu quả
của giải pháp công nghệ xử lý đồng thời khai thác ô nhiễm trên quy mô lớn hơn và áp
dụng phổ biến để xử lý nƣớc thải cho các làng nghề chế biến nông sản ở Việt Nam

2.

Cần đánh giá thêm sự ổn định của các chủng vi khuẩn trong chế phẩm về khả năng
sống sót, tồn tại trong hệ sinh thái xử lý sau khi dừng vận hành.

111


DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1.

Đỗ Thị Thúy Hằng, Trần Liên Hà, Nguyễn Nhƣ Ngọc (2015). Phân lập và tuyển
chọn chủng vi sinh vật có khả năng phân giải tinh bột trong nước thải làng nghề sản
xuất và chế biến tinh bột. Tạp chí khoa học và công nghệ, Trƣờng đại học Công
nghiệp 28, tr. 57-60.

2.

Nguyễn Nhƣ Ngọc, Nguyễn Văn Cách, Nguyễn Thị Diệp (2016). Phân lập và tuyển
chọn chủng vi khuẩn Bacillus bản địa có khả năng phân giải chất hữu cơ trong nước
thải làng nghề chế biến tinh bột dong riềng. Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông
thôn, 1, 2, tr. 101-107.

3.

Nguyen Nhu Ngoc, Nguyen Van Cach, Tran Lien Ha, Pham Thi Thuy Giang (2016).
Microbiologycal characterization and potential application of indigenous
B.methylotrophycus Ba1 in handling of Canna edulis. Ker processing craft village
wastewater. Journal of Forest science and technology, 5, pp. 3-9.

4.

Nguyễn Nhƣ Ngọc, Nguyễn Văn Cách, Phạm Thị Thùy Giang, Trần Liên Hà (2017).
Nghiên cứu tạo chế vi sinh xử lý nước thải làng nghề chế biến tinh bột dong riềng từ
các chủng Bacillus bản địa. Tạp chí nông nghiệp và phát triển nông thôn, 8, tr. 8288.

5.

Nguyễn Nhƣ Ngọc, Nguyễn Văn Cách, Lê Thị Lan, Trần Liên Hà (2017). Nghiên
cứu tái sử dụng bã thải dong riềng để nuôi trồng nấm sò trắng (Pleurotus Florida).
Tạp chí khoa học và công nghệ Việt Nam, 5, 16, tr. 54 - 58.

6.

Nguyen Nhu Ngoc, Nguyen Van Cach, Trinh Dinh Giap (2017). Optimization of
fermentation conditions for collecting of Bacillus subtilis NT1 biomass used in
Canna edulis. Ker processing wastewater treatment. Journal of Forest science and

technology, 2, pp. 3 – 8.

112


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1.

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2008). Nấm ăn – Cơ sở khoa học và công
nghệ nuôi trồng. NXB Nông Nghiệp.

2.

Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng (2008). Báo cáo môi trường quốc gia – Môi trường
làng nghề.
Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng (2014). Báo cáo Môi Trường Quốc Gia – Môi trường
nông thôn.
Đặng Kim Chi (2006). Tài liệu hướng dẫn áp dụng các giải pháp cải thiện môi
trường cho làng nghề chế biến nông sản thực phẩm. Viện Khoa học và Công Nghệ
môi trƣờng – Đại học Bách Khoa Hà Nội.

3.
4.

5.

Đinh Xuân Linh (2012). Kỹ thuật trồng, chế biến nấm ăn và nấm dược liệu. NXB
Nông Nghiệp.

6.

Đỗ Thị Quý (2009). Giáo trình sản xuất tinh bột dong riềng. Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn.

7.

Huỳnh Ngọc Phƣơng Mai, Nguyễn Trung Việt, Trần Thị Mỹ Diệu, Nguyễn Thị
Phƣơng Loan, Hồ Phùng Ngọc Thảo, Đỗ Lâm Nhƣ Ý (2015). Các phương pháp
phân tích cơ bản nước và nước thải. NXB Khoa học và Kỹ thuật.

8.

Lê Kim Nguyệt (2012). Thực trạng thực thi pháp luật bảo vệ môi trường tại các
làng nghề ở Việt Nam. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, 28, tr. 180‐ 185.
Lê Thị Long Vỹ, Vũ Đình Tôn, (2010). Phân tích tài chính chuỗi giá trị miến dong
tại Hưng Yên. Tạp chí kinh tế và phát triển, tr. 60-67.

9.
10.

Lƣơng Đức Phẩm (2009). Cơ sở khoa học trong công nghệ bảo vệ môi trường. NXB
Giáo dục.

11.
12.

Lƣơng Đức Phẩm (2012) Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học. NXB Giáo dục.
Lƣơng Hữu Thành, Vũ Thúy Nga, Lê Thị Thanh Thủy (2011). Tuyển chọn bộ chủng
vi sinh vật để xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột sắn. Tạp chi Khoa học

và Công Nghệ Nông nghiệp Việt Nam, 3 (24), tr. 45-53.
Mai Văn Lề (2009). Công nghệ bảo quản lương thực. NXB Khoa học và Kỹ thuật.
Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty (2002). Vi sinh vật học.
NXB Giáo dục.
Nguyễn Thế Truyền (2003). Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và thiết bị để xử lý chất
thải trong các vùng chế biến nông thủy sản. Báo cáo đề tài cấp Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn.

13.
14.
15.

16.

Nguyễn Thị Hằng Nga, Nguyễn Lan Hƣơng, Trần Khánh Chi, Nguyễn Kiều Băng
Tâm, Lƣơng Hữu Thành (2016). Nghiên cứu sản xuát chế phẩm vi sinh vật xử lý phế
thải rắn sau chế biến tinh bột sắn làm phân hữu cơ sinh học. Tạp chí Khoa học –
ĐHQGHN, 32(1), tr. 282-288.
113


17.

Nguyễn Thị Hòa, Tăng Thị Chính (2007). Ứng dụng các chủng vi sinh vật để xử lý
nước thải chế biến dứa. Tạp chí khoa học và công nghệ, 47(2), tr. 55-60.

18.

Nguyễn Thị Minh Sáng (2010). Xác định các đặc tính của các làng nghề chế biến
nông sản trên địa bàn tỉnh Hà Tây và đề xuất công nghệ khả thi cho xử lý nước thải

và các dạng chất thải rắn. Báo cáo tổng kết đề tài Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng.
Nguyễn Văn Cách và cộng sự (2010). Báo cáo khoa học đề tài “Nghiên cứu ứng
dụng công nghệ vi sinh và hệ thống thiết bị tiết kiệm năng lượng để xử lý nước thải
sinh hoạt đô thị”- Mã số KC.04.23/06-10. Trung tâm thông tin Tƣ liệu Quốc gia Việt
Nam.
Nguyễn Văn Phƣớc (2012). Giáo trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
NXB Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh.
Nguyễn Xuân Thành (2010). Thực tập vi sinh vật chuyên ngành. Đại học Nông
nghiệp I Hà Nội.
Nông Thế Cận (1981). Hoa màu tập 1- Sơ chế và bảo quản. NXB Nông nghiệp.
Phạm Thị Linh (2007). Hiện trạng sức khỏe môi trường làng nghề chế biến thực
phẩm Dương Liễu - Hoài Đức - Hà Tây. Báo cáo khoa học, Đại Học Quốc Gia Hà
Nội.
Quốc Hội (2011). Nghị Quyết về kết quả gián sát và đẩy mạnh việc thực hiện chính
sách, pháp luật về môi trường tại các khu kinh tế, làng nghề. Nghị Quyết số
19/2011/QH13.
Quyền Đình Thi (2005) Công nghệ sinh học tập 1, Những kỹ thuật cơ bản trong
phân tích DNA. NXB Khoa học kỹ thuật
Tăng Thị Chính (2007). Nghiên cứu, sản xuất các chế phẩm vi sinh vật và ứng dụng
chúng để xử lý ô nhiễm môi trường. Viện Công nghệ môi trƣờng, Viện KH&CN Việt
Nam.

19.

20.
21.
22.
23.

24.

25.
26.

27.

TCPTN – 001 (HPLC). Xác định hàm lượng tinh bột

28.

TCVN 4329: 2007. Về thức ăn chăn nuôi - xác định hàm lượng xơ thô - phương
pháp có lọc trung gian.

29.

TCVN 4884: 2005. Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi - Phương pháp
định lượng vi sinh vật trên đĩa thạch.

30.

TCVN 5987:1995. Chất lượng nước – Xác định Nitơ-Kjeldahl.

31.

TCVN 5993: 199. Nước thải - Phương pháp lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu

32.

TCVN 6178:1996 (ISO 6777:1984). Chất lượng nước - Xác định nitrit. Phương pháp
trắc phổ hấp thụ phân tử.

33.

TCVN 6180:1996 (ISO 7890/3:1988). Chất lượng nước - Xác định nitrat. Phương
pháp trắc phổ dùng axit sunfosalixylic.

34.

TCVN 6187 - 1 : 2009. Chất lượng nước - Xác định Coliform.

114


35.

TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004). Chất lượng nước – Xác định Phospho, Phương
pháp trắc phổ dùng Amoni molipdat.

36.

TCVN 6271: 2007. Xác định hàm lượng phospho tổng số - Phương pháp đo phổ hấp
thụ phân tử.

37.

TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989). Chất lượng nước – Xác định nhu cầu oxy hóa
học.

38.

TCVN 6625-2000 (ISO 11923-1997). Chất lượng nước - Xác định chất rắn lơ lửng
bằng cách lọc qua cái lọc sợi thủy tinh.

39.

TCVN 6846: 2007. Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi – phương pháp
phát hiện và định lượng escherichia coli giả định – Kỹ thuật đếm số có xác suất lớn
nhất.

40.

TCVN 8124: 2009. Xác định hàm lượng tro bằng phương pháp nung

41.

TCVN 8125: 2009. Xác định hàm lượng nitơ và tính hàm lượng protein thô –
Phương pháp Kjeldahl.

42.

Trần Duy Khánh (2012). Đánh giá hiện trạng môi trường làng nghề và thực hiện
chính sách pháp luật về bảo vệ môi trường làng nghề tại một số tỉnh Bắc Bộ. Luận
văn thạc sỹ, Trung tâm nghiên cứu tài nguyên và môi trƣờng.
Trần Liên Hà (2008). Báo cáo khoa học đề tài “Nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh
học vi sinh vật để xử lý nước hồ bị ô nhiễm”. Mã số 01C-09/08-2006-2, Sở Khoa học
và Công nghệ Hà Nội
Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006). Công nghệ xử lý nước thải. NXB Khoa học và
Kỹ thuật.

43.

44.
45.

Trần Văn Thể, Nguyễn Tuấn Sơn, Nguyễn Nghĩa Biên (2013). Đánh giá thiệt hại
kinh tế do chất thải phát sinh từ hoạt động sản xuất tại làng nghề chế biến nông sản
vùng đồng bằng sông Hồng. Tạp chí Khoa học và Phát triển, 11(8), tr. 1223-1231.

46.

Trung tâm Sản xuất sạch Việt nam (2010). Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn
Ngành sản xuất tinh bột sắn. Viện Khoa học và Công nghệ Môi trƣờng -Trƣờng Đại
học Bách khoa Hà nội.
Trƣơng Đích (1993). 138 giống cây trồng mới. NXB Nông nghiệp.

47.

Tiếng Anh
48.

Abd-Elhalem, B.T., El-Sawy M., Gamal R.F., and Abou-Taleb K.A. (2015).
Production of amylases from Bacillus amyloliquefaciens under submerged
fermentation using some agro-industrial by-products. Annals of Agricultural
Sciences. 60 (2), pp. 193-202.

49.

Abel-Nabey, H.M. and Farag A.M. (2016). Production, optimization and
characterization of extracellular amylase from halophilic Bacillus lichineformis
AH214. African Journal of Biotechnology. 15 (17), pp. 670-683.

115