Báo cáo " NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CÁC VI KHUẨN CÓ TIỀM NĂNG PHÂN HỦY TINH BỘT VÀ PROTEIN ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN LƯƠNG THỰC VÀ THỦY SẢN "

Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CÁC VI KHUẨN CÓ TIỀM NĂNG PHÂN HỦY TINH BỘT VÀ PROTEIN ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN LƢƠNG THỰC VÀ THỦY SẢN Nguyễn Hoàng Mỹ, Võ Hồng Thi, Trương Thị Mỹ Khanh, Vũ Thị Hương Lan Khoa Môi trường Công nghệ sinh học, Đại học Kỹ thuật Cơng nghệ TpHCM (HUTECH) TĨM TẮT Từ nƣớc thải sản xuất vài nhà máy chế biến nông sản (nui) thủy sản (tôm, cá), 12 chủng vi khuẩn khác bao gồm chủng có khả phân giải tinh bột mạnh chủng có khả phân giải protein tốt đƣợc phân lập, lựa chọn cho thử nghiệm Dựa vào kết đặc điểm hình thái, sinh lý sinh hóa chuyên biệt thu nhận đƣợc kết hợp với khóa phân loại Bergey, chủng phân lập lựa chọn thuộc chi Bacillus Kết ứng dụng riêng biệt chủng để xử lý nƣớc thải chế biến nông sản thủy sản cho thấy sau 24 phối trộn máy lắc với tỉ lệ trộn giống nƣớc thải 1% (về thể tích), hiệu xử lý đạt đƣợc cao nhất, khiến nồng độ chất hữu (COD) nƣớc thải đầu vào giảm 76-88% nƣớc thải sản xuất nui giảm 60 – 70% nƣớc thải chế biến tôm cá Đặc biệt, hiệu xử lý chất hữu phối hợp chủng với tăng lên so với sử dụng chủng riêng rẽ, đạt tới gần 90% với nƣớc thải chế biến nông sản gần 80% với nƣớc thải chế biến thủy sản Ngồi ra, cơng nghệ xử lý có bổ sung thêm chế phẩm sinh học đƣợc tuyển chọn nêu cịn góp phần giảm thiểu ô nhiễm vi sinh vật gây bệnh việc loại bỏ đến 92,5% lƣợng Coliform diện nƣớc thải ban đầu Từ khóa: phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn, khả phân hủy, chất thải hữu cơ, hiệu xử lý MỞ ĐẦU Công nghiệp chế biến thực phẩm (bao gồm phân ngành chế biến sản phẩm trồng trọt chăn nuôi) chiếm giữ vai trò đáng kể kinh tế Việt Nam, thể qua tỉ lệ đóng góp vào GDP quốc gia tăng hàng năm thời gian gần Trong đó, ngành chế biến lƣơng thực thủy sản phát triển đa dạng phong phú, song quy mô sản xuất nhỏ lẻ, phân tán theo hình thức hộ gia đình hay liên hộ gia đình chiếm tỉ lệ tới 70-74% với cơng nghệ chế biến thủ công, thiết bị tự tạo (Trung tâm sản xuất Việt Nam, 2009) Vấn đề thu gom xử lý nƣớc thải sở chƣa đƣợc quan tâm, phần lớn lƣợng nƣớc thải không đƣợc xử lý đƣợc xử lý phần với hiệu thấp trƣớc đổ sơng ngịi, ao hồ gây nhiễm bẩn nghiêm trọng lâu dài nguồn nƣớc môi trƣờng xung quanh, ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe cộng đồng Một điểm đặc trƣng nƣớc thải chế biến nơng sản thực phẩm nói chung diện với hàm lƣợng lớn chất hữu cao phân tử nhƣ tinh bột, pectin, protein, lipid, cellulose số chất khác (Nguyễn Đức Lƣợng Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003) Các chất hữu cao phân tử chậm phân hủy nên tác nhân khiến nguồn nƣớc bị nhiễm nặng nề Để giảm thiểu ô nhiễm, bên cạnh phƣơng pháp xử lý hóa học, hóa lý, học phƣơng pháp xử lý sinh học đƣợc coi quan trọng đem lại hiệu cao đặc trƣng nhiễm chất hữu phân hủy sinh học nƣớc thải chế biến nông sản thực phẩm Trong số vi khuẩn hoại sinh diện nƣớc thải, phần lớn nhóm có khả hấp thụ sử dụng chất dạng dễ tan đơn giản sẵn có mơi trƣờng Trong đó, số nhóm khác lại có khả tổng hợp đƣa vào mơi trƣờng enzyme ngoại bào để phân giải hợp chất hữu cao phân tử thành đơn phân tử dễ tan dễ hấp thụ để làm nguồn dinh dƣỡng Tuy nhiên, chủng vi khuẩn tổng hợp đủ enzyme ngoại bào cần thiết để phân giải chất hữu nƣớc thải (Lƣơng Đức Phẩm et al., 2009) Do việc nghiên cứu tập hợp chủng vi khuẩn có hiệu lực phân hủy chất hữu cao đƣợc tuyển chọn từ nguồn bên với 19 Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 chủng tự nhiên có sẵn nƣớc thải sở chế biến nông sản, thực phẩm đóng vai trị quan trọng nghiên cứu công nghệ xử lý loại nƣớc thải NGUYÊN VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU Nguồn phân lập chủng vi sinh vật Nguồn phân lập chủng vi sinh vật phân giải protein: - Nƣớc thải nhà máy thủy sản số 4, đƣờng Hƣng Phú, quận 8, TpHCM - Nƣớc thải Công ty cổ phần hải sản Sài Gòn Fisco, KCN Vĩnh Lộc, quận Bình Tân, TP HCM Nguồn phân lập chủng vi sinh vật phân giải tinh bột: - Nƣớc thải Công ty TNHH SX - TM - DV Phƣơng Đông , xã Đơng Thạnh, huyện Hóc Mơn, Tp Hồ Chí Minh Nƣớc thải ứng dụng xử lý với chủng vi sinh vật phân lập đƣợc - Mẫu nƣớc thải Thủy sản số - Mẫu nƣớc thải công ty Phƣơng Đơng Các tính chất nhiễm loại nƣớc thải đƣợc trình bày bảng dƣới đây: Thông số BOD5 COD SS pH N tổng P tổng Coliform Bảng Các tính chất nhiễm nƣớc thải thủy sản tinh bột Nồng độ trung bình Đơn vị Nhà máy thủy sản số Cơng ty Phƣơng Đông mg/l 2394 4888 mg/l 4160 8840 mg/l 352 467 mg/l 6.3 4,4 mg/l 30 40,47 mg/l 4,55 MPN/100ml 150 x 10 210 x 102 Thiết bị dụng cụ hóa chất - Các mơi trƣờng, dụng cụ sử dụng cho việc phân lập thử nghiệm sinh hóa - Các hóa chất, dụng cụ, máy móc xác định thơng số đặc trƣng khía cạnh môi trƣờng nƣớc thải PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phƣơng pháp phân lập chủng vi sinh vật có khả phân hủy protein Mẫu nƣớc thải hai nhà máy thủy sản TpHCM đƣợc đun 80oC 15-30 phút, pha lỗng cấy trang mơi trƣờng M1 (g/100ml) bao gồm 1g peptone, 0,3g cao thịt, 0,5g NaCl 2% agar, tiến hành ủ 37oC cấy ria đến khuẩn lạc thu đƣợc Xác định khả phân hủy protein môi trƣờng cao thịt peptone với thuốc thử Nessler Phƣơng pháp phân lập chủng vi sinh vật có khả phân hủy tinh bột Tiến hành tƣơng tự mẫu nƣớc thải lấy từ hai sở sản xuất nui TpHCM mơi trƣờng N1 (g/100ml) có 0,5g peptone, 0,2g cao nấm men, 1g tinh bột tan, 0,015g CaCl 2, 0,05g MgSO4 2% agar, tiến hành ủ 37oC cấy ria đến khuẩn lạc thu đƣợc Xác định khả phân hủy tinh bột môi trƣờng chứa tinh bột tan với thuốc thử Lugol Xác định đặc điểm hình thái, sinh hóa Các chủng vi sinh vật đƣợc xác định hình thái, nhuộm gram, nhuộm bào tử, thử nghiệm khả di động, catalase, nitrate, Indol, Methyl red, VP, citrate, nitrate So sánh với khóa phân loại Bergey để bƣớc đầu xác định nhóm vi khuẩn Xác định thời gian tăng trƣởng tối ƣu Nuôi cấy chủng vi sinh vật phân lập đƣợc môi trƣờng dinh dƣỡng tƣơng ứng có chứa protein tinh bột tan thời gian định đo mật độ tế bào máy đo quang phổ bƣớc sống 610nm Đo đạc thông số môi trƣờng đặc trƣng mẫu - Nhu cầu oxy hóa học (COD): xác định phƣơng pháp oxy hóa mẫu với K2Cr2O7 sau xác định lƣợng K2Cr2O7 dƣ Fe(NH4)2(SO4)2 với thị feroin - Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5): theo phƣơng pháp đo lƣờng chênh lệch hàm lƣợng DO 20 Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 mẫu ủ hai thời điểm ban đầu sau ngày ủ 20oC bóng tối - Chất rắn lơ lửng: Phƣơng pháp khối lƣợng - N tổng: theo phƣơng pháp tƣơng ứng để xác định nồng độ N thành phần, bao gồm NKjeldahl, N-NO2-, N-NO3- - P tổng: xử lý mẫu sau xác định phƣơng pháp đo quang 690nm phức tạo thành với ammonium molybdate SnCl2 - Coliform tổng: phƣơng pháp lên men nhiều ống (MPN) Phƣơng pháp xác định loại, tỉ lệ giống thời gian xử lý tối ƣu Bổ sung chủng phân lập đƣợc sau thời gian tăng sinh tối ƣu với tỷ lệ khác (đối với loại nƣớc thải) vào mẫu nƣớc thải đƣợc bổ sung N, P pha loãng theo tỷ lệ phù hợp để đạt đƣợc nồng độ COD trƣớc xử lý 400mg/l BOD: N: P = 100: 5: Tiến hành ni lắc liên tục 150 vịng/phút Mỗi tỷ lệ giống đƣợc xác định hiệu xử lý (thông qua thông số COD) sau khoảng thời gian định KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết phân lập đặc điểm sinh hóa chủng vi sinh vật có khả phân hủy protein tinh bột Việc phân lập chủng vi sinh vật dựa hai yếu tố: (i) khả phân giải protein tinh bột cao, với đƣờng kính vịng phân giải lớn 1cm (ii) chủng vi khuẩn gram dƣơng Khả phân giải cao nhằm đảm bảo hiệu ứng dụng chủng vào xử lý nƣớc thải Các chủng phải vi khuẩn gram dƣơng nhằm loại bỏ tác nhân gây bệnh nƣớc thải - phần lớn vi khuẩn gram âm Đặc biệt quan tâm vi khuẩn thuộc chi Bacillus có nhiều cơng trình nghiên cứu hệ enzyme protease amylase phong phú chi vi khuẩn (Ajayi et al., 2007; Sharmin Rahman, 2007; Siriporn Yossan et al., 2006) Từ mẫu nƣớc thải nhà máy thủy sản, phân lập đƣợc 20 chủng vi khuẩn có khả phát triển môi trƣờng M1 chứa protein nguồn carbon Từ mẫu nƣớc thải sở sản xuất nui, phân lập đƣợc 25 chủng phân lâp đƣợc môi trƣờng N1 với nguồn carbon từ tinh bột So sánh với cơng trình Hà Thanh Tồn đồng tác giả (2008) phân lập đƣợc 17 chủng vi khuẩn phân giải protein, 21 chủng vi khuẩn phân giải tinh bột từ nƣớc rỉ rác Cần Thơ; cơng trình Thippeswamy đồng tác giả (2006) phân lập đƣợc 17 chủng Bacillus từ đất nƣớc thải cơng nghiệp có khả xử lý tinh bột số lƣợng chủng phân lập đƣợc dựa vào hình thái khuẩn lạc nhƣ tƣơng đối đa dạng Tuy nhiên, để hiệu xử lý đƣợc nâng cao, chọn lựa chủng có khả phân hủy mạnh dựa vào đƣờng kính vịng phân giải Đối với chủng phân giải protein, chọn lựa đƣợc chủng có đƣờng kính phân hủy mạnh từ 1,9 đến 4,2 cm, ký hiệu từ M1 – M6 Đối với chủng phân hủy tinh bột, chọn lựa đƣợc chủng vi khuẩn có đƣờng kính phân hủy mạnh nhất, từ 1,9 đến 2,6cm, ký hiệu từ N1 – N6 Hình thái đƣờng kính vòng phân giải số chủng phân lập đƣợc thể hình 1, Hình Hình thái số chủng phân lập đƣợc 21 Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 Hình Đƣờng kính vịng phân hủy protein chủng M1 – M6 (Hình A) Nhận thấy chủng phân lập đƣợc trực khuẩn hiếu khí, gram dƣơng, có bào tử catalse dƣơng tính, so với liệuphân phân loại khuẩn Bergey (1957), đƣờng kínhtài vịng giải tinhvibột 6của chủng N1 – N6 (Hìnhđây B) chủng vi khuẩn thuộc chi Bacillus Một số tính chất sinh hóa 12 chủng đƣợc trình bày bảng Bảng Đặc điểm sinh hóa 12 chủng vi khuẩn phân lập chủng phân hủy protein chủng phân hủy tinh bột Chủng M1 M2 M3 M4 M5 M6 N1 N2 N3 N4 N5 N6 Di động + + + + + + + + + + + + Indol Metyl red Voges-p + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - Citrate Ureas Lipase Nitrate Glucose Lactose + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - + + + + + + + + + + + + + + + + + + - + + + + - + + + + - + + + + - + + + + - Catalase + + + + + + + + + + + + TSI Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Đỏ/ vàng Thời gian tăng trƣởng tối ƣu chủng phân hủy protein chủng phân hủy tinh bột Khi nuôi cấy môi trƣờng dinh dƣỡng chứa protein, chủng M1-M6 có giá trị OD cực đại thay đổi từ 24h đến 32h tƣơng ứng sinh khối tế bào cực đại pha cân (Bảng 3) Dựa đồ thị biểu diễn hình 3, nhận thấy chủng M2 M5 đạt ODmax sau 32h 30h; chủng M1, M3, M4, M6 đạt ODmax sau 24h Nhìn chung giá trị ODmax chủng không chênh lệch nhiều trừ ODmax M6 1,408 Bảng Biến động giá trị OD chủng M1 – M6 theo thời gian Giá trị OD Chủng 18h 24h 26h 28h 30h 32h 34h 48h M1 1,29 1,32 1,31 1,30 1,29 1,27 1,10 1,10 M2 1,06 1,12 1,22 1,30 1,39 1,48 1,24 1,11 M3 1,31 1,35 1,34 1,30 1,21 1,22 1,21 1,22 M4 1,37 1,39 1,38 1,36 1,35 1,33 1,20 1,21 M5 1,22 1,22 1,37 1,38 1,41 1,36 1,15 1,09 M6 1,37 1,41 1,36 1,34 1,34 1,29 1,11 1,10 22 Kỷ yếu hội nghị Khoa học Mơi trường Cơng nghệ sinh học năm 2011 Hình Sự tăng trƣởng chủng M1 – M6 theo thời gian Đối với chủng N1 – N6, nuôi cấy môi trƣờng dinh dƣỡng chứa tinh bột có giá trị OD cực đại thay đổi từ 24 đến 28h (Bảng 4) Trong đó, chủng N1, N4 đạt ODmax sau 24h, chủng N2, N3, N5 đạt ODmax sau 28h, riêng chủng N6 lại có ODmax sau 26h (Hình 4) Nhƣ vậy, kết OD chủng cho biết thời gian tăng trƣởng tối ƣu chủng phân lập điều kiện nuôi lắc nhiệt độ phịng, từ rút thời gian tăng sinh thích hợp trƣớc bổ sung chủng vào giai đoạn xử lý nƣớc thải Bảng Biến động giá trị OD chủng N1 – N6 theo thời gian Giá trị OD Chủng 18h 24h 26h 28h 30h 32h 34h 48h N1 1,53 1,97 1,93 1,92 1,93 1,90 1,35 1,10 N2 1,10 1,40 2,10 2,67 2,72 2,66 1,87 1,22 N3 0,86 1,18 1,35 1,83 1,81 1,86 1,50 1,01 N4 1,37 1,89 1,82 1,85 1,77 1,69 1,03 1,03 N5 1,05 1,42 2,04 2,40 2,36 2,40 2,10 1,02 N6 1,17 1,63 2,20 2,19 2,22 2,00 1,38 1,10 Hình Sự tăng trƣởng chủng N1 – N6 theo thời gian Kết thử nghiệm chủng vi sinh vật tuyển chọn để xử lý nƣớc thải thủy sản sản xuất nui Sự có mặt chủng riêng rẽ từ M1 – M6 tỷ lệ giống 1%, 2% 3% (về thể tích) nƣớc thải thủy sản chủng độc lập từ N1 – N6 tỷ lệ giống 1%, 1,5% 2% (về thể tích) nƣớc thải sản xuất nui sau khoảng thời gian khác (24 giờ, 48 72 giờ) 23 Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 Hiệu loại bỏ COD sau 72 (%) Hiệu loại bỏ COD sau 48 (%) Hiệu loại bỏ COD sau 24 (%) góp phần làm giảm đáng kể hàm lƣợng chất hữu (thể qua thông số COD) nƣớc thải ban đầu Các đồ thị hình 5a, 5b, 5c cho thấy loại nƣớc thải giàu protein nhƣ nƣớc thải thủy sản, sau 24 phối trộn với chủng vi sinh vật, trung bình khoảng 60% lƣợng COD đƣợc khống hóa Đối với nƣớc thải giàu tinh bột nhƣ nƣớc thải sản xuất nui mà thay đổi nồng độ COD nƣớc thải có bổ sung chủng vi sinh phân giải tinh bột tƣơng ứng phân lập đƣợc (N1 – N6) trƣớc theo thời gian thể 100.0% hình 6a, 6b, 6c, tốc độ Tỉ lệ 1% Tỉ lệ 2% Tỉ lệ 3% khống hóa hợp chất hữu 80.0% loại nƣớc thải nhanh 66.4% 64.8% nƣớc thải thủy sản, với nhiều mẫu mà 61.6% 60.0% 55.2% 60.0% 53.6% COD giảm nhanh tới 88% sau 24 phối trộn với giống vi sinh vật 40.0% 34.4% Trong đó, mẫu đối chứng mẫu nƣớc thải đƣợc lắc điều kiện 20.0% với mẫu khác nhƣng không bổ sung chủng vi sinh tuyển chọn từ 0.0% ngồi vào nồng độ COD giảm M1 M2 M3 M4 M5 M6 Đối chứng 30% với nƣớc thải thủy sản Nước thải thủy sản có bổ sung 1-3% chủng M1-M6 40% với nƣớc thải nơng sản Hình 5a Hiệu xử lý nƣớc thải thủy sản (xét theo COD) Nhƣ vậy, nghiên cứu này, chủng M1 – M6 tỉ lệ 1% - 3% sau 24 cấy giống chủng vi khuẩn phân lập đƣợc làm giống bổ sung vào nƣớc thải thuộc 100.0% chi Bacillus có khả thủy phân tốt Tỉ lệ 1% Tỉ lệ 2% Tỉ lệ 3% tinh bột protein nhờ tiết 76.0% 80.0% enzyme amylase protease đƣợc 63.2% chứng minh thử nghiệm đo đạc 56.8% 56.8% 55.2% 60.0% đƣờng kính vịng phân giải chất 45.6% 39.2% tƣơng ứng (hình 2) nguyên 40.0% nhân thúc đẩy hoạt lực bùn hoạt tính, giúp tăng cƣờng phân giải chất 20.0% hữu nƣớc thải đƣợc nhanh hoàn toàn Một số thử 0.0% M1 M2 M3 M4 M5 M6 Đối chứng nghiệm tiến hành Việt Nam khả phân giải nhanh chất hữu Nước thải thủy sản có bổ sung 1-3% chủng M1-M6 bổ sung chế phẩm có Bacillus vào Hình 5b Hiệu xử lý nƣớc thải thủy sản (xét theo COD) loại nƣớc nƣớc thải khác (Võ chủng M1 – M6 tỉ lệ 1% - 3% sau 48 cấy giống Thị Thứ et al., 2005; Trần Liên Hà 100.0% Đặng Ngọc Sâm, 2006; Mai Thị Hằng et al., 1999) khẳng định hiệu Tỉ lệ 1% Tỉ lệ 2% Tỉ lệ 3% 76.0% 80.0% chủng vi sinh vật ứng dụng vào công tác giảm thiểu ô nhiễm 60.0% 53.6% 53.6% với khoảng 50-80% lƣợng chất hữu 52.0% 50.4% nƣớc thải đƣợc loại bỏ 42.4% 39.2% 40.0% Tuy nhiên, so sánh đồ thị theo nhóm 5a, 5b, 5c 6a, 6b, 6c 20.0% cho thấy tỉ lệ bổ sung giống vi sinh vật, tiếp tục tăng 0.0% thời gian xử lý nƣớc thải M1 M2 M3 M4 M5 M6 Đối chứng bình lên 48 72 hiệu Nước thải thủy sản có bổ sung 1-3% chủng M1-M6 loại bỏ COD đa số mẫu nƣớc Hình 5c Hiệu xử lý nƣớc thải thủy sản (xét theo COD) thải thủy sản nhƣ nông sản chủng M1 – M6 tỉ lệ 1% - 3% sau 72 cấy giống giảm không hầu nhƣ không 24 Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 Hiệu loại bỏ COD sau 72 (%) Hiệu loại bỏ COD sau 48 (%) Hiệu loại bỏ COD sau 24 (%) đổi Đó thời điểm hàm lƣợng chất dinh dƣỡng bình cạn kiệt, sinh trƣởng vi sinh vật chậm dần dần tiến đến đình trệ, chúng chết tự thủy phân enzyme chúng giải phóng (Nguyễn Thành Đạt, 2005), khiến nồng độ chất hữu nƣớc thải lại có xu hƣớng tăng lên dẫn đến hiệu xử lý giảm Một điều đáng ý chủng riêng rẽ đƣợc bổ sung vào hai loại nƣớc thải với tỉ lệ giống thay đổi, kết xử lý quan sát thấy tỉ lệ 1% hầu hết cao tỉ lệ lại (1,5%; 2% 3%) Kết tƣơng đồng với kết nghiên 100.0% 88.0% Tỉ lệ 1% cứu Ngô Tự Thành (2009) ứng 84.0% 80.0% 76.0% Tỉ lệ 1,5% dụng vi sinh phân lập từ mẫu đất 80.0% 66.5% Tỉ lệ 2% vùng địa lý khác để xử lý nƣớc 64.3% 60.0% thải sông Tô Lịch (Hà Nội) với hai tỉ lệ chế phẩm khác hiệu xử lý 44.0% 40.0% mẫu có tỉ lệ chế phẩm thấp lại lớn 14% so với mẫu có tỉ lệ chế phẩm 20.0% cao Theo tác giả này, tƣợng liên quan đến hiệu ứng phụ việc 0.0% bổ sung chủng vi sinh tỷ lệ giống N1 N2 N3 N4 N5 N6 Đối chứng cao vào nƣớc thải đồng thời Nước thải sản xuất nui có bổ sung 1-2% chủng N1-N6 đƣa thêm chất hữu vào, bù lại Hình 6a Hiệu xử lý nƣớc thải sản xuất nui (xét theo COD) phần COD đƣợc giảm tác dụng chủng N1 – N6 tỉ lệ 1% - 2% sau 24 cấy giống chế phẩm dẫn đến hiệu xử lý 100.0% Trong nƣớc thải tồn nhiều Tỉ lệ 1% 84.0% loại vi sinh vật khác Hoạt động 76.0% 76.0% Tỉ lệ 1,5% 80.0% 72.0% 68.0% 68.0% sống chúng dựa quan hệ cộng Tỉ lệ 2% sinh (hoặc hội sinh) tồn quần 56.0% 60.0% thể sinh vật có nƣớc Chúng có tác dụng hỗ trợ phát triển 40.0% phân hủy chất hữu môi trƣờng Một số vi sinh vật, để tổng hợp 20.0% tế bào gia tăng sinh khối, 0.0% việc phân hủy chất, chúng có N1 N2 N3 N4 N5 N6 Đối chứng thể sử dụng sản phẩm phân hủy vi Nước thải sản xuất nui có bổ sung 1-2% chủng N1-N6 sinh vật khác làm nguồn carbon (Lƣơng Đức Phẩm et al., 2009) Chính vậy, Hình 6b Hiệu xử lý nƣớc thải sản xuất nui (xét theo COD) chủng N1 – N6 tỉ lệ 1% - 2% sau 48 cấy diện đồng thời nhiều chủng giống vi sinh vật bể xử lý thƣờng khiến 100.0% trình phân hủy chất hữu 88.0% Tỉ lệ 1% 80.0% nƣớc diễn nhanh hiệu 76.0% 76.0% Tỉ lệ 1,5% 80.0% 75.0% 72.0% Các đồ thị hình 7a 7b mô tả tác Tỉ lệ 2% dụng rõ rệt chủng vi sinh phân 56.0% 60.0% lập đƣợc tổ hợp chúng lại với để oxy hóa chất hữu nhằm làm 40.0% nƣớc thải Đối với nƣớc thải thủy sản, hỗn hợp chủng M2 M5 20.0% nhƣ hỗn hợp M1, M3, M4 M6 đƣợc hình thành dựa tƣơng đồng 0.0% N1 N2 N3 N4 N5 N6 Đối chứng hiệu xử lý nƣớc thải sau Nước thải sản xuất nui có bổ sung 1-2% chủng N1-N6 khoảng thời gian (với M2 M5 sau 48 giờ, với M1, M3, M4 M6 sau Hình 6c Hiệu xử lý nƣớc thải sản xuất nui (xét theo COD) 24 giờ), hỗn hợp chủng từ M1 đến chủng N1 – N6 tỉ lệ 1% - 2% sau 72 cấy 25 giống Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 Hiệu loại bỏ COD sau khoảng thời gian (%) M6 trộn lẫn tất chủng phân 100.0% lập chọn lọc từ nƣớc thải giàu protein Sau 24 Sau 48 Sau 72 Đối với nƣớc thải chế biến nui, đến 80.0% chủng số chủng mạnh (N1, N4, N5) đƣợc phối hợp với đến chủng 60.0% số chủng yếu (N2, N3, N6), đồng thời hỗn hợp chủng đƣợc 40.0% hình thành để thử nghiệm kết xử lý Trong tất chế phẩm tăng cƣờng 20.0% sinh học hỗn hợp chủng trên, cố định tỉ lệ bổ sung chế phẩm hỗn hợp 0.0% M(25) M(1346) M(123456) Đối chứng nƣớc thải 1% (theo thể tích) Từ hình 7a, thấy rõ hiệu Nước thải thủy sản có bổ sung 1% tổ hợp chủng VSV xử lý đạt cao tới gần 80% sử Hình 7a Hiệu xử lý nƣớc thải thủy sản (xét theo COD) dụng hỗn hợp chủng, mẫu có hiệu 1% tổ hợp chủng tƣơng ứng sau 24 - 72 cấy giống xử lý cao tất mẫu thử nghiệm, nhiên lại đạt đƣợc sau thời gian xử lý 72 giờ, dài so với sử dụng hỗn hợp M(25) với hiệu xử lý gần tƣơng đƣơng nhƣng thời gian xử lý ngắn (48 giờ) Kết cần đƣợc kiểm định lại để thu đƣợc kết luận rõ ràng chắn Đối với mẫu bổ sung chủng vi sinh trên, thí nghiệm xác định hiệu loại bỏ BOD Coliform tổng mẫu nƣớc thải thủy sản ban đầu đƣợc tiến hành Kết cho thấy nƣớc thải sau xử lý, nồng độ BOD giảm đƣợc 67% (từ 260mg/L giảm cịn Hình 7b Hiệu xử lý nƣớc thải sản xuất nui (xét theo COD) 85,8mg/L) mật độ Coliform giảm 1% tổ hợp chủng tƣơng ứng sau 24 - 72 cấy giống tới 92,5% (từ 120.10 MPN/100ml giảm cịn 9.105 MPN/100ml) Qua hình 7b, mẫu nƣớc thải chế biến nui có sử dụng hỗn hợp chủng N(136), N(126) N(436) có hiệu xử lý cao nhất, lần lƣợt giảm đƣợc 94%, 87% 87% Hiệu xử lý mẫu có sử dụng hỗn hợp khác chủng khoảng dƣới 80% Ngoài ra, mẫu sử dụng hỗn hợp chủng từ N1-N6, hiệu loại bỏ chất hữu sau 96 COD đạt 85% với BOD đạt 76% (không thể đồ thị) có xu hƣớng tăng lên, nhiên điều kiện thời gian không cho phép việc tiếp tục theo dõi nên thí nghiệm phải dừng đây, nhƣng điều cho thấy việc sử dụng đồng thời chủng để xử lý có tiềm KẾT LUẬN Từ nƣớc thải sản xuất vài nhà máy chế biến nông sản (nui) thủy sản (tôm, cá), 12 chủng vi khuẩn khác bao gồm chủng có khả phân giải tinh bột mạnh chủng có khả phân giải protein tốt đƣợc phân lập, lựa chọn cho thử nghiệm Kết ứng dụng chủng vi khuẩn phân lập chọn lọc đƣợc để xử lý nƣớc thải hữu giàu chất biopolymer nhƣ protein tinh bột cho thấy chất hữu nƣớc thải chế biến tôm, cá giảm đƣợc 80% nƣớc thải sản xuất nui giảm đƣợc 94%, cải thiện rõ rệt so với sử dụng hệ vi sinh vật sẵn có nƣớc thải (chất hữu giảm đƣợc 40-50%) ứng với thời gian xử lý Các điều kiện thích hợp cho q trình xử lý đƣợc xác lập: tỉ lệ bổ sung chủng vi sinh vào nƣớc thải 1% (về thể tích), pH trung tính, thời gian xử lý (dạng mẻ) dao động từ 48 đến 72 Những kết ban đầu đƣợc coi tiền đề để tiếp tục mở rộng quy mô 26 Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 nghiên cứu thử nghiệm tổ hợp vi sinh vật tuyển chọn nƣớc thải chế biến nơng thủy sản nói riêng nƣớc thải chứa chất khó phân hủy nói chung TÀI LIỆU THAM KHẢO Ajayi, Adedayo Olajide, Fagade Obasola Ezeikiel (2007) Heat activation and stability of amylase from Bacillus species African Journal of Biotechnology 6: 1181-1184 Hà Thanh Toàn, Mai Thu Thảo, Nguyễn Thu Phƣớng, Trần Lê Kim Ngân, Bùi Thế Vinh Cao Ngọc Diệp (2008) Phân lập vi khuẩn phân giải cellulose, tinh bột protein nƣớc rỉ từ bãi rác thành phố Cần Thơ Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ 10: 195 – 199 Lƣơng Đức Phẩm, Đinh Thị Kim Nhung, Trần Cẩm Vân (2009) Cơ sở khoa học công nghệ bảo vệ môi trƣờng – tập 2: sở vi sinh công nghệ bảo vệ môi trƣờng NXB Giáo dục Việt Nam, Huế Mai Thị Hằng, Nguyễn Thị Thu Nga, Trần Văn Lƣ (1999) Bƣớc đầu tuyển chọn vi sinh vật hiếu khí có khả thủy phân tinh bột tƣơi từ số mẫu đất Hà Nội TC Khoa học: Các khoa học tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội - Trƣờng Đại học sƣ phạm) số 1, trang 31-35 Ngô Tự Thành, Bùi Thị Việt Hà, Vũ Minh Đức, Chu Văn Mẫn (2009) Nghiên cứu hoạt tính enzyme ngoại bào số chủng Bacillus phân lập khả ứng dụng chúng xử lý nƣớc thải Tạp chí Khoa học Đại học quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 25: 101-106 Nguyễn Đức Lƣợng Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) Công nghệ sinh học môi trƣờng – tập 1: công nghệ xử lý nƣớc thải NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Thành Đạt (2005) Cơ sở sinh học vi sinh vật – tập NXB Đại học Sƣ phạm Sharmin F and Rahman M (2007) Isolation and characterization of protease procing Bacillus strain FS-1 Agricultural Engineering International - the CIGR Ejournal 9: 289-297 Siriporn Yossan, Alissara Reungsang and Masaaki Yasuda (2006) Purification and characterization of protease from Bacillus megaterium isolated from Thai fish sauce fermentation process Science Asia 32: 377-383 Thippeswamy S, Girigowda K, and Mulimani VH (2006) Isolation and identification of α-amylase producing Bacillus sp from dhal industry waste Indian Journal of Biochemistry & Biophisics 43: 295-298 Trần Liên Hà Đặng Ngọc Sâm (2006) Phân lập tuyển chọn Bacillus để xử lí nƣớc hồ bị nhiễm Hội nghị Khoa học lần thứ 20 - Kỷ niệm 50 năm thành lập trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, trang 55-58 Trung tâm sản xuất Việt Nam (2009) Tài liệu hƣớng dẫn sản xuất cho ngành sản xuất tinh bột sắn Nguồn: http://vncpc.vn/index.php?/articles/detail/c:7/a:53 (Website Trung tâm sản xuất Việt Nam) Võ Thị Thứ, Trƣơng Ba Hùng, Nguyễn Minh Dƣơng, La Thị Nga, Lê Thị Thu Hiền, Phạm Thị Minh Hà, Lê Doanh Toại, Nguyễn Trƣờng Sơn, Đào Thị Thanh Xuân (2005) Nghiên cứu sử dụng Bacillus subtilus, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis Lactobacillus acidophilus để sản xuất chế phẩm sinh học Biochie xử lý nƣớc nuôi thuỷ sản Tuyển tập hội thảo toàn quốc nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ nuôi trồng thuỷ sản, Bộ Thuỷ sản, trang 815-822 27