Luận Văn Công nghệ sinh học trong xử lý chất thải nhiễm dầu

Công nghệ sinh học trong xử lý chất thải nhiễm dầu

MỞ ĐẦU


Công nghiệp dầu khí là một trong những ngành công nghiệp quan trọng, đem lại lợi ích vô cùng lớn cho nền kinh tế quốc dân. Nguồn nguyên liệu dầu khí tạo ra rất nhiều sản phẩm phục vụ cho hầu hết các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, đời sống xã hội, an ninh quốc phòng Bất kì một nước nào sở hữu nguồn tài nguyên quý giá này đều có tiềm năng phát triển kinh tế vượt trội, vì vậy nó không ngừng được tìm kiếm, khai thác và với quy mô ngày càng tăng. Đặc biệt với một nước đang phát triển như nước ta thì vai trò của nó lại càng quan trọng.

Hiện Việt Nam là nước khai thác dầu đứng thứ 3 Đông Nam Á, tấn dầu đầu tiên được khai thác vào năm 1986 tại Vũng Tàu, tính đến năm 2004 đã khai thác được tấn dầu thứ 140 triệu tấn, hàng năm đem lại một phần ba nguồn ngân sách quốc gia. Hoạt động thăm dò khai thác dầu khí diễn ra hết sức sôi nổi ở thềm lục địa phía Nam và đang có xu hướng chuyển sang miền Bắc như ở Thái Bình, Hải Phòng.

Bên cạnh những mặt tích cực đó, hoạt động khai thác càng mạnh mẽ cũng đồng nghĩa với việc thải ra môi trường càng nhiều phế thải và tình trạng ô nhiễm lại trầm trọng thêm. Trong ngành công nghiệp dầu khí, mùn khoan là một nguồn chất thải vô cùng lớn và có nguy cơ gây ô nhiễm rất cao, đặc biệt là khi sử dụng các dung dịch khoan gốc dầu. Nó được tạo ra khi tiến hành khoan thăm dò và phát triển mỏ, gồm hỗn hợp đất đá cùng với các hoá chất trong dung dịch khoan lẫn vào. Khi quá trình khoan sử dụng dung dịch gốc dầu thì tình trạng ô nhiễm càng lớn. Về nguyên tắc nguồn phế thải này phải được đem vào bờ xử lí, tuy nhiên việc xử lí chúng rất khó khăn và tốn kém nên các nhà thầu thường sao lãng. Hiện tại trong ngành công nghiệp dầu khí nước ta chỉ mới áp dụng các biện pháp hoá lí thông thường để làm giảm tác hại, mà không xử lí triệt để rồi thải vào môi trường.

Vấn đề đặt ra cho các nhà môi trường là phải xử lí chúng, phương án giải quyết phải đảm bảo sao cho vừa hiệu quả, đơn giản mà lại kinh tế. Do đó mà phương pháp sinh học đang được chú ý bởi các ưu điểm vượt trội của nó so với các phương pháp hoá lí như: an toàn với môi trường, đơn giản, xử lí triệt để mà giá thành lại rẻ. Một trong các phương pháp xử lí sinh học đem lại hiệu quả cao đó là sử dụng các chất hoạt hoá bề mặt do các vi sinh vật tạo ra. Chất hoạt hoá bề mặt sinh học là một hợp chất lưỡng cực cho phép hoà tan các chất không tan vào trong nước, chúng dễ bị phân huỷ sinh học lại không độc thêm vào đó nó có thể sản xuất từ các nguồn cơ chất phế thải của các ngành công nghiệp khác giá thành hạ lại giải quyết được tình trạng ô nhiễm do các nguồn phế thải này sinh ra. Để xử lí mùn khoan, CHHBM tỏ ra rất có triển vọng.

Ở Việt Nam, mới chỉ có một số ít các công trình nghiên cứu vế chất hoạt hoá bề mặt sinh học, hướng nghiên cứu và ứng dụng chúng còn rất mới mẻ.

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đặt ra, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá khả năng tạo CHHBMSH do các chủng vi khuẩn phân lập từ mùn khoan dầu khí Vũng Tàu và ảnh hưởng của chúng lên khả năng phân huỷ dầu”.



MỤC LỤC



MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1. Tình hình sử dụng dung dịch khoan và vấn đề xử lí mùn khoan dầu khí hiện nay 3

1.1. Tình hình sử dụng dung dịch khoan 3

1.2. Vấn đề xử lí mùn khoan dầu khí hiện nay 4

1.2.1. Mùn khoan 4

1.2.2. Tác hại của mùn khoan nhiễm dầu 5

1.2.3. Tình hình xử lí mùn khoan nhiễm dầu 5

2. Phương pháp sinh học trong xử lí ô nhiễm dầu 6

2.1. Vai trò của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm dầu 6

2.1.1. Hệ vi sinh vật trong mùn khoan dầu khí 6

2.1.2. Cơ chế phân huỷ các hydrocacbon 7

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng phân huỷ dầu của vi sinh vật 10

2.3. Các phương thức xử lí sinh học 11

3. Vai trò của chất hoạt hoá bề mặt sinh học (Bio-surfactant hay Microbial surface active agent) 13

3.1. Bản chất của chất hoạt hoá bề mặt sinh học 13

3.2. Các loại CHHBMSH 14

3.3. Khái quát quá trình tạo CHHBMSH của vi sinh vật 17

3.4. Các vi sinh vật có khả năng tạo CHHBMSH 18

3.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng sản xuất CHHBMSH 21

3.6. Một số ứng dụng của CHHBMSH 24

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

1. Vật liệu 29

1.1. Nguyên liệu 29

1.2. Hoá chất và môi trường nuôi cấy 29

1.3. Thiết bị và máy móc 30

2. Phương pháp nghiên cứu 30

2.1. Giữ giống và nhân giống 30

2.2. Tuyển chọn các chủng có khả năng sử dụng dầu mạnh 30

2.3. Quan sát hình thái 30

2.4. Xác định các đặc điểm sinh hoá bằng các phép thử hoá sinh: nhằm mục đích xác định khả năng sử dụng một số các cơ chất của chủng nghiên cứu. 31

2.5. Xác định số lượng tế bào trên môi trường thạch (phương pháp Koch) 31

2.6. Đánh giá khả năng sinh CHHBM theo phương pháp Pruthi 31

2.7. Tối ưu hoá một số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo CHHBM theo phương pháp Gause- Zenden 32

2.8. Phân tích sản phẩm bằng phổ hồng ngoại 33

2.9. Xác định trọng lượng khô của CHHBM 33

2.10. Xác định độ bền hoạt tính của CHHBM 33

2.11. Đánh giá ảnh hưởng của CHHBMSH lên mùn khoan 33

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

1. Một số chủng vi khuẩn sinh CHHBMSH 35

1.1. Tuyển chọn chủng có khả năng sử dụng dầu mạnh 35

1.2. Đặc điểm hình thái của một số chủng phân huỷ dầu 35

1.3. Khả năng sinh CHHBMSH của các chủng vi khuẩn phân huỷ dầu 36

2. Một số các đặc điểm sinh lí sinh hoá của chủng M150 37

2.1. Một số đặc điểm sinh hóa 37

2.2. Động thái sinh tổng hợp CHHBM của chủng M150 38

3. Tối ưu hoá điều kiện tạo CHHBM 39

3.1. Khảo sát sự thay đổi của pH môi trường 39

3.2. Khảo sát sự thay đổi nồng độ muối NaCl môi trường 40

3.3. Khảo sát sự thay đổi nhiệt độ môi trường 42

3.4. Khảo sát sự thay đổi nguồn cacbon 43

4. Một số đặc điểm của CHHBMSH tạo ra từ chủng M150 45

4.1. Cấu trúc CHHBMSH 45

4.2. Hàm lượng CHHBMSH 47

4.3. Độ bền của CHHBM 47

5. ảnh hưởng của CHHBMSH đến khả năng phân huỷ dầu của quần thể vi sinh vật trong mùn khoan 47

KẾT LUẬN 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO