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

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 TÓM TẮT Từ nƣớc thải sản xuất của một vài nhà máy chế biến nông sản (nui) và thủy sản (tôm, cá), 12 chủng vi khuẩn khác nhau bao gồm 6 chủng có khả năng phân giải tinh bột mạnh nhất và 6 chủng có khả năng phân giải protein tốt nhất đã đƣợc phân lập, lựa chọn cho các thử nghiệm tiếp theo. Dựa vào các kết quả về đặc điểm hình thái, sinh lý và sinh hóa chuyên biệt thu nhận đƣợc kết hợp với khóa phân loại của Bergey, các chủng phân lập và lựa chọn đều thuộc chi Bacillus. Kết quả ứng dụng riêng biệt mỗi chủng trên để xử lý nƣớc thải chế biến nông sản và thủy sản cho thấy sau 24 giờ phối trộn trên máy lắc với tỉ lệ trộn giống và nƣớc thải là 1% (về thể tích), hiệu quả xử lý đạt đƣợc là cao nhất, khiến nồng độ chất hữu cơ (COD) trong nƣớc thải đầu vào giảm 76-88% đối với nƣớc thải sản xuất nui và giảm 60 – 70% đối với nƣớc thải chế biến tôm cá. Đặc biệt, hiệu quả xử lý chất hữu cơ khi phối hợp các chủng với nhau đều tăng lên so với khi chỉ sử dụng một chủng riêng rẽ, đạt tới gần 90% với nƣớc thải chế biến nông sản và gần 80% với nƣớc thải chế biến thủy sản. Ngoài ra, công nghệ xử lý có bổ sung thêm chế phẩm sinh học đã đƣợc tuyển chọn nêu trên còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm vi sinh vật gây bệnh bằng việc loại bỏ đến 92,5% lƣợng Coliform hiện diện trong nƣớc thải ban đầu. Từ khóa: phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn, khả năng phân hủy, chất thải hữu cơ, hiệu quả xử lý MỞ ĐẦU Công nghiệp chế biến thực phẩm (bao gồm các phân ngành chế biến sản phẩm trồng trọt và chăn nuôi) đã và đang chiếm giữ một vai trò đáng kể trong nền kinh tế Việt Nam, thể hiện qua tỉ lệ đóng góp vào GDP của quốc gia đều tăng hàng năm trong thời gian gần đây. Trong đó, ngành chế biến lƣơng thực và thủy sản phát triển khá đa dạng và 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 công nghệ chế biến thủ công, thiết bị tự tạo (Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2009). Vấn đề thu gom và xử lý nƣớc thải tại các cơ sở này chƣa đƣợc quan tâm, phần lớn lƣợng nƣớc thải không đƣợc xử lý hoặc chỉ đƣợc xử lý một phần với hiệu quả rất thấp trƣớc khi đổ ra sông ngòi, ao hồ gây nhiễm bẩn nghiêm trọng về lâu dài các nguồn nƣớc và môi trƣờng xung quanh, ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe cộng đồng. Một điểm đặc trƣng trong nƣớc thải chế biến nông sản thực phẩm nói chung là sự hiện diện với hàm lƣợng lớn các chất hữu cơ cao phân tử nhƣ tinh bột, pectin, protein, lipid, cellulose và một số chất khác (Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003). Các chất hữu cơ cao phân tử này do chậm phân hủy nên chính là tác nhân khiến nguồn nƣớc bị ô nhiễm nặng nề. Để giảm thiểu ô nhiễm, bên cạnh các phƣơng pháp xử lý hóa học, hóa lý, cơ học thì phƣơng pháp xử lý sinh học đƣợc coi là rất quan trọng và đem lại hiệu quả cao do đặc trƣng ô nhiễm chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học trong nƣớc thải chế biến nông sản thực phẩm. Trong số các vi khuẩn hoại sinh hiện diện trong nƣớc thải, phần lớn các nhóm chỉ có khả năng hấp thụ và sử dụng các cơ chất ở dạng dễ tan và đơn giản sẵn có trong môi trƣờng. Trong khi đó, một số nhóm khác lại có khả năng tổng hợp và đƣa vào môi trƣờng các enzyme ngoại bào để phân giải các hợp chất hữu cơ cao phân tử thành các đơn phân tử dễ tan hơn và dễ hấp thụ hơn để làm nguồn dinh dƣỡng. Tuy nhiên, không phải chủng vi khuẩn nào cũng có thể tổng hợp đủ enzyme ngoại bào cần thiết để phân giải các cơ chất hữu cơ trong nƣớc thải (Lƣơng Đức Phẩm et al., 2009). Do đó việc nghiên cứu và tập hợp các chủng vi khuẩn có hiệu lực phân hủy chất hữu cơ cao đƣợc tuyển chọn từ nguồn bên ngoài với các 1 chủng tự nhiên có sẵn trong nƣớc thải các cơ sở chế biến nông sản, thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu công nghệ xử lý loại nƣớc thải này. NGUYÊN VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU Nguồn phân lập các 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 Đông Thạnh, huyện Hóc Môn, Tp. Hồ Chí Minh. Nƣớc thải ứng dụng xử lý với các chủng vi sinh vật phân lập đƣợc - Mẫu nƣớc thải Thủy sản số 4 - Mẫu nƣớc thải công ty Phƣơng Đông Các tính chất ô nhiễm của 2 loại nƣớc thải trên đƣợc trình bày ở bảng 1 dƣới đây: Bảng 1. Các tính chất ô nhiễm của nƣớc thải thủy sản và tinh bột Thông số Đơn vị Nồng độ trung bình Nhà máy thủy sản số 4 Công ty Phƣơng Đông BOD 5 mg/l 2394 4888 COD mg/l 4160 8840 SS mg/l 352 467 pH mg/l 6.3 4,4 N tổng mg/l 30 40,47 P tổng mg/l 3 4,55 Coliform MPN/100ml 150 x 10 5 210 x 10 2 Thiết bị dụng cụ và hóa chất - Các môi trƣờng, dụng cụ sử dụng cho việc phân lập và thử nghiệm sinh hóa. - Các hóa chất, dụng cụ, máy móc xác định các thông số đặc trƣng về khía cạnh môi trƣờng của nƣớc thải. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phƣơng pháp phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy protein Mẫu nƣớc thải của hai nhà máy thủy sản tại TpHCM đƣợc đun ở 80 o C trong 15-30 phút, pha loãng và cấy trang trên môi trƣờng M1 (g/100ml) bao gồm 1g peptone, 0,3g cao thịt, 0,5g NaCl và 2% agar, tiến hành ủ ở 37 o C và cấy ria đến khi thuần nhất các khuẩn lạc thu đƣợc. Xác định khả năng phân hủy protein trên môi trƣờng cao thịt peptone với thuốc thử Nessler. Phƣơng pháp phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy tinh bột Tiến hành tƣơng tự đối với mẫu nƣớc thải lấy từ hai cơ sở sản xuất nui trên TpHCM trên môi trƣờng N1 (g/100ml) có 0,5g peptone, 0,2g cao nấm men, 1g tinh bột tan, 0,015g CaCl 2 , 0,05g MgSO 4 và 2% agar, tiến hành ủ ở 37 o C và cấy ria đến khi thuần nhất các khuẩn lạc thu đƣợc. Xác định khả năng phân hủy tinh bột trên 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 năng 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 các chủng vi sinh vật phân lập đƣợc trên môi trƣờng dinh dƣỡng tƣơng ứng có chứa protein hoặc tinh bột tan ở các thời gian nhất định và đo mật độ tế bào bằng máy đo quang phổ ở bƣớc sống 610nm. Đo đạc các thông số môi trƣờng đặc trƣng của mẫu - Nhu cầu oxy hóa học (COD): xác định bằng phƣơng pháp oxy hóa mẫu với K 2 Cr 2 O 7 sau đó xác định lƣợng K 2 Cr 2 O 7 dƣ bằng Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 với chỉ thị feroin. - Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD 5 ): theo phƣơng pháp đo lƣờng sự chênh lệch về hàm lƣợng DO trong mẫu ủ tại hai thời điểm ban đầu và sau 5 ngày ủ ở 20 o C trong bóng tối. - Chất rắn lơ lửng: Phƣơng pháp khối lƣợng. - N tổng: theo các phƣơng pháp tƣơng ứng để xác định nồng độ N thành phần, bao gồm N- Kjeldahl, N-NO 2 - , N-NO 3 - . - P tổng: xử lý mẫu sau đó xác định bằng phƣơng pháp đo quang ở 690nm của phức tạo thành với ammonium molybdate và SnCl 2 . - Coliform tổng: phƣơng pháp lên men nhiều ống (MPN) Phƣơng pháp xác định loại, tỉ lệ giống và thời gian xử lý tối ƣu Bổ sung các chủng phân lập đƣợc sau thời gian tăng sinh tối ƣu với các tỷ lệ khác nhau (đối với từng loại nƣớc thải) vào mẫu nƣớc thải đƣợc bổ sung N, P và pha loãng theo tỷ lệ phù hợp để đạt đƣợc nồng độ COD trƣớc khi xử lý là 400mg/l và BOD: N: P = 100: 5: 1. Tiến hành nuôi lắc liên tục ở 150 vòng/phút. Mỗi tỷ lệ giống đƣợc xác định hiệu quả xử lý (thông qua thông số COD) sau mỗi khoảng thời gian nhất định. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết quả phân lập và đặc điểm sinh hóa của các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy protein và tinh bột Việc phân lập các chủng vi sinh vật dựa trên hai yếu tố: (i) khả năng phân giải protein hoặc tinh bột cao, với đƣờng kính vòng phân giải lớn hơn 1cm và (ii) là các chủng vi khuẩn gram dƣơng. Khả năng phân giải cao nhằm đảm bảo hiệu quả khi ứng dụng các chủng này vào xử lý nƣớc thải. Các chủng phải là vi khuẩn gram dƣơng nhằm loại bỏ các tác nhân gây bệnh trong nƣớc thải - phần lớn là vi khuẩn gram âm. Đặc biệt quan tâm các vi khuẩn thuộc chi Bacillus vì đã có nhiều công trình nghiên cứu về hệ enzyme protease và amylase phong phú của chi vi khuẩn này (Ajayi et al., 2007; Sharmin và Rahman, 2007; Siriporn Yossan et al., 2006). Từ mẫu nƣớc thải nhà máy thủy sản, phân lập đƣợc 20 chủng vi khuẩn có khả năng phát triển trên môi trƣờng M1 chứa protein là nguồn carbon duy nhất. Từ mẫu nƣớc thải cơ sở sản xuất nui, phân lập đƣợc 25 chủng phân lâp đƣợc trên môi trƣờng N1 với nguồn carbon từ tinh bột. So sánh với công trình của Hà Thanh Toàn và đồng tác giả (2008) đã phân lập đƣợc 17 chủng vi khuẩn phân giải protein, 21 chủng vi khuẩn phân giải tinh bột từ nƣớc rỉ rác Cần Thơ; công trình của Thippeswamy và đồng tác giả (2006) cũng đã phân lập đƣợc 17 chủng Bacillus từ đất và nƣớc thải công nghiệp có khả năng xử lý tinh bột thì số lƣợng các chủng phân lập đƣợc dựa vào hình thái khuẩn lạc nhƣ trên là tƣơng đối đa dạng. Tuy nhiên, để hiệu quả xử lý đƣợc nâng cao, chỉ chọn lựa các chủng có khả năng phân hủy mạnh nhất dựa vào đƣờng kính vòng phân giải. Đối với các chủng phân giải protein, đã chọn lựa đƣợc 6 chủng có đƣờng kính phân hủy mạnh nhất từ 1,9 đến 4,2 cm, ký hiệu từ M1 – M6. Đối với các chủng phân hủy tinh bột, đã chọn lựa đƣợc 6 chủng vi khuẩn có đƣờng kính phân hủy mạnh nhất, từ 1,9 đến 2,6cm, ký hiệu từ N1 – N6. Hình thái và đƣờng kính vòng phân giải của một số chủng phân lập đƣợc thể hiện trên các hình 1, 2. Hình 1. Hình thái của một số chủng phân lập đƣợc Hình 2. Đƣờng kính vòng phân hủy protein của 6 chủng M1 – M6 (Hình Nhận thấy các chủng phân lập đƣợc đều là trực khuẩn hiếu khí, gram dƣơng, có bào tử và catalse dƣơng tính, so với tài liệu phân loại vi khuẩn của Bergey (1957), đây đều là các chủng vi khuẩn thuộc chi Bacillus. Một số tính chất sinh hóa của 12 chủng đƣợc trình bày ở bảng 2. Bảng 2. Đặc điểm sinh hóa của 12 chủng vi khuẩn phân lập 6 chủng phân hủy protein Chủng M1 M2 M3 M4 M5 M6 6 chủng phân hủy tinh bột N1 N2 N3 N4 N5 N6 Di động + + + + + + + + + + + + Indol - - - - - - - - - - - - Metyl red + + + + + + + + + + + + Voges-p - - - - - - - - - - - - Citrate + + + + + + + + + + + + Ureas - - - - - - - - - - - - Lipase + + + + + + + + + + + + Nitrate + + + + + + + + + + + + Glucose + + + + + + + + + + + + Lactose + + - + + + + - - - - - Catalase + + + + + + + + + + + + TSI Đỏ/ Đỏ/ Đỏ/ Đỏ/ Đỏ/ Đỏ/ vàng vàng vàng vàng vàng vàng Đỏ/ Đỏ/ Đỏ/ Đỏ/ Đỏ/ Đỏ/ vàng vàng vàng vàng vàng vàng Thời gian tăng trƣởng tối ƣu của 6 chủng phân hủy protein và 6 chủng phân hủy tinh bột Khi nuôi cấy trên môi trƣờng dinh dƣỡng chứa protein, 6 chủng M1-M6 có giá trị OD cực đại thay đổi từ 24h đến 32h tƣơng ứng sinh khối tế bào cực đại tại pha cân bằng (Bảng 3). Dựa trên đồ thị biểu diễn ở hình 3, nhận thấy chủng M2 và M5 đạt OD max sau 32h và 30h; các chủng M1, M3, M4, M6 đều đạt OD max sau 24h. Nhìn chung thì giá trị OD max của 6 chủng không chênh lệch nhau nhiều trừ OD max của M6 là 1,408. Bảng 3. Biến động giá trị OD của 6 chủng M1 – M6 theo thời gian Giá trị OD Chủng 18h 24h 26h 28h 30h 32h 34h 48h M 1 1,29 1,32 1,31 1,30 1,29 1,27 1,10 1,10 M 2 1,06 1,12 1,22 1,30 1,39 1,48 1,24 1,11 M 3 1,31 1,35 1,34 1,30 1,21 1,22 1,21 1,22 M 4 1,37 1,39 1,38 1,36 1,35 1,33 1,20 1,21 M 5 1,22 1,22 1,37 1,38 1,41 1,36 1,15 1,09 M 6 1,37 1,41 1,36 1,34 1,34 1,29 1,11 1,10 Hình 3. Sự tăng trƣởng của 6 chủng M1 – M6 theo thời gian Đối với 6 chủng N1 – N6, khi nuôi cấy trên môi trƣờng dinh dƣỡng chứa tinh bột cũng có giá trị OD cực đại thay đổi từ 24 đến 28h (Bảng 4). Trong đó, chủng N1, N4 đạt OD max sau 24h, chủng N2, N3, N5 đạt OD max sau 28h, riêng chủng N6 lại có OD max sau 26h (Hình 4). Nhƣ vậy, kết quả OD của các chủng cho biết thời gian tăng trƣởng tối ƣu của các chủng phân lập trong điều kiện nuôi lắc tại nhiệt độ phòng, từ đó rút ra thời gian tăng sinh thích hợp trƣớc khi bổ sung các chủng vào giai đoạn xử lý nƣớc thải. B ảng 4 . B i ến động g i á t r ị O D của 6 ch ủ ng N 1 – N 6 t heo t h ờ i g i an 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 4. Sự tăng trƣởng của 6 chủng N1 – N6 theo thời gian Kết quả thử nghiệm các chủng vi sinh vật đã tuyển chọn để xử lý nƣớc thải thủy sản và sản xuất nui Sự có mặt của 6 chủng riêng rẽ từ M1 – M6 ở các tỷ lệ giống 1%, 2% và 3% (về thể tích) trong nƣớc thải thủy sản và 6 chủng độc lập từ N1 – N6 ở các tỷ lệ giống 1%, 1,5% và 2% (về thể tích) trong nƣớc thải sản xuất nui sau các khoảng thời gian khác nhau (24 giờ, 48 giờ và 72 giờ) đã góp phần làm giảm đáng kể hàm lƣợng chất hữu cơ (thể hiện qua thông số COD) của nƣớc thải ban đầu. Các đồ thị trên các hình 5a, 5b, 5c cho thấy đối với loại nƣớc thải giàu protein nhƣ nƣớc thải thủy sản, sau 24 giờ phối trộn với chủng vi sinh vật, trung bình khoảng 60% lƣợng COD đã đƣợc khoáng hóa. Đối với nƣớc thải giàu tinh bột nhƣ nƣớc thải sản xuất nui mà sự thay đổi của nồng độ COD trong nƣớc thải có bổ sung các chủng vi sinh phân giải tinh bột tƣơng ứng đã phân lập đƣợc (N1 – N6) trƣớc đó theo thời gian thể hiện trên các hình 6a, 6b, 6c, tốc độ khoáng hóa các hợp chất hữu cơ trong loại nƣớc thải này còn nhanh hơn 100.0% 80.0% Tỉ lệ 1% Tỉ lệ 2% Tỉ lệ 3% nƣớc thải thủy sản, với nhiều mẫu mà COD giảm rất nhanh tới 88% chỉ sau 24 giờ phối trộn với giống vi sinh vật. Trong khi đó, ở mẫu đối chứng là mẫu nƣớc thải đƣợc lắc ở cùng điều kiện với các mẫu khác nhƣng không bổ sung chủng vi sinh tuyển chọn từ ngoài vào thì nồng độ COD chỉ giảm 60.0% 53.6% 55.2% 40.0% 20.0% 0.0% 60.0% 64.8% 61.6% 66.4% 34.4% hơn 30% với nƣớc thải thủy sản và hơn 40% với nƣớc thải nông sản. Nhƣ vậy, trong nghiên cứu này, các chủng vi khuẩn phân lập đƣợc làm giống bổ sung vào nƣớc thải đều thuộc chi Bacillus có khả năng thủy phân tốt tinh bột và protein nhờ tiết ra các M1 M2 M3 M4 M5 M6 Đối chứng Nước thải thủy sản có bổ sung 1-3% các chủng M1-M6 Hình 5a. Hiệu quả xử lý nƣớc thải thủy sản (xét theo COD) của các chủng M1 – M6 ở các tỉ lệ 1% - 3% sau 24 giờ cấy giống 100.0% Tỉ lệ 1% Tỉ lệ 2% Tỉ lệ 3% enzyme amylase và protease đã đƣợc chứng minh ở thử nghiệm đo đạc đƣờng kính vòng phân giải các cơ chất tƣơng ứng (hình 2) chính là nguyên nhân thúc đẩy hoạt lực bùn hoạt tính, giúp tăng cƣờng phân giải các chất hữu cơ trong nƣớc thải đƣợc nhanh hơn và hoàn toàn hơn. Một số thử 80.0% 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% 45.6% 76.0% 56.8% 55.2% 63.2% 56.8% 39.2% nghiệm tiến hành ở Việt Nam về khả năng phân giải nhanh chất hữu cơ khi bổ sung chế phẩm có Bacillus vào các loại nƣớc và nƣớc thải khác nhau (Võ Thị Thứ et al., 2005; Trần Liên Hà và Đặng Ngọc Sâm, 2006; Mai Thị Hằng et al., 1999) đều khẳng định hiệu quả M1 M2 M3 M4 M5 M6 Đối chứng Nước thải thủy sản có bổ sung 1-3% các chủng M1-M6 Hình 5b. Hiệu quả xử lý nƣớc thải thủy sản (xét theo COD) của các chủng M1 – M6 ở các tỉ lệ 1% - 3% sau 48 giờ cấy giống 100.0% Tỉ lệ 1% Tỉ lệ 2% Tỉ lệ 3% của chủng vi sinh vật này khi ứng dụng vào công tác giảm thiểu ô nhiễm với khoảng 50-80% lƣợng chất hữu cơ trong nƣớc thải đƣợc loại bỏ. Tuy nhiên, khi so sánh từng đồ thị theo mỗi nhóm 5a, 5b, 5c và 6a, 6b, 6c đều cho thấy ở cùng một tỉ lệ bổ sung giống vi sinh vật, nếu tiếp tục tăng thời gian xử lý nƣớc thải trong các 80.0% 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% 42.4% 76.0% 52.0% 53.6% 50.4% 53.6% 39.2% bình lên 48 giờ và 72 giờ thì hiệu quả loại bỏ COD của đa số các mẫu nƣớc thải thủy sản cũng nhƣ nông sản đều giảm đi hoặc không hầu nhƣ không Hi ệu qu ả loạ i bỏ C O D sa u 24 gi ờ (% Hi ệu qu ả loạ i bỏ C O D sa u 48 gi ờ (% Hi ệu qu ả loạ i bỏ C O D sa u 72 gi ờ (% M1 M2 M3 M4 M5 M6 Đối chứng Nước thải thủy sản có bổ sung 1-3% các chủng M1-M6 Hình 5c. Hiệu quả xử lý nƣớc thải thủy sản (xét theo COD) của các chủng M1 – M6 ở các tỉ lệ 1% - 3% sau 72 giờ cấy giống đổi. Đó cũng chính là thời điểm khi hàm lƣợng chất dinh dƣỡng trong bình đã cạn kiệt, sự sinh trƣởng của vi sinh vật sẽ chậm dần và dần tiến đến đình trệ, khi đó chúng chết và tự thủy phân bởi chính các enzyme do chúng giải phóng ra (Nguyễn Thành Đạt, 2005), khiến nồng độ các chất hữu cơ trong nƣớc thải lại có xu hƣớng tăng lên và dẫn đến hiệu quả xử lý giảm đi. Một điều đáng chú ý là đối với từng chủng riêng rẽ đƣợc bổ sung vào hai loại nƣớc thải với các tỉ lệ giống thay đổi, các kết quả xử lý quan sát thấy ở tỉ lệ 1% hầu hết đều cao hơn ở các tỉ lệ còn lại (1,5%; 2% và 3%). Kết quả này cũng khá tƣơng đồng với kết quả nghiên cứu của Ngô Tự Thành (2009) khi ứng dụng vi sinh phân lập từ các mẫu đất ở các vùng địa lý khác nhau để xử lý nƣớc thải sông Tô Lịch (Hà Nội) với hai tỉ lệ chế phẩm khác nhau thì hiệu quả xử lý của mẫu có tỉ lệ chế phẩm thấp lại lớn hơn 14% so với mẫu có tỉ lệ chế phẩm cao. Theo tác giả này, hiện tƣợng này có thể liên quan đến hiệu ứng phụ do việc bổ sung các chủng vi sinh ở tỷ lệ giống 100.0% 80.0% 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% 88.0% 84.0% 80.0% 76.0% 66.5% 64.3% Tỉ lệ 1% Tỉ lệ 1,5% Tỉ lệ 2% 44.0% cao vào nƣớc thải thì cũng đồng thời đƣa thêm chất hữu cơ vào, do đó bù lại một phần COD đƣợc giảm do tác dụng của chế phẩm dẫn đến hiệu quả xử lý kém hơn. Trong nƣớc thải tồn tại rất nhiều N1 N2 N3 N4 N5 N6 Đối chứng Nước thải sản xuất nui có bổ sung 1-2% các chủng N1-N6 Hình 6a. Hiệu quả xử lý nƣớc thải sản xuất nui (xét theo COD) của các chủng N1 – N6 ở các tỉ lệ 1% - 2% sau 24 giờ cấy giống 100.0% 84.0% Tỉ lệ 1% loại vi sinh vật khác nhau. Hoạt động sống của chúng dựa trên quan hệ cộng sinh (hoặc hội sinh) của toàn bộ quần thể sinh vật có trong nƣớc. Chúng có tác dụng hỗ trợ nhau trong sự phát triển và phân hủy các chất hữu cơ trong môi trƣờng. Một số vi sinh vật, để tổng hợp tế bào mới và gia tăng sinh khối, ngoài việc phân hủy cơ chất, chúng cũng có 80.0% 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% 76.0% 72.0% 76.0% 68.0% 68.0% Tỉ lệ 1,5% Tỉ lệ 2% 56.0% thể sử dụng sản phẩm phân hủy của vi sinh vật khác làm nguồn carbon (Lƣơng Đức Phẩm et al., 2009). Chính vì vậy, sự hiện diện đồng thời của nhiều chủng vi sinh vật trong bể xử lý thƣờng khiến quá trình phân hủy chất hữu cơ trong N1 N2 N3 N4 N5 N6 Đối chứng Nước thải sản xuất nui có bổ sung 1-2% các chủng N1-N6 Hình 6b. Hiệu quả xử lý nƣớc thải sản xuất nui (xét theo COD) của các chủng N1 – N6 ở các tỉ lệ 1% - 2% sau 48 giờ cấy 100.0% 88.0% nƣớc diễn ra nhanh hơn và hiệu quả hơn. Các đồ thị hình 7a và 7b mô tả tác dụng rõ rệt của các chủng vi sinh phân lập đƣợc khi tổ hợp chúng lại với nhau để oxy hóa các chất hữu cơ nhằm làm sạch nƣớc thải. Đối với nƣớc thải thủy sản, hỗn hợp các chủng M2 và M5 cũng nhƣ hỗn hợp M1, M3, M4 và M6 đƣợc hình thành dựa trên sự tƣơng đồng về 80.0% 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% 80.0% 76.0% 72.0% 75.0% 76.0% Tỉ lệ 1% Tỉ lệ 1,5% Tỉ lệ 2% 56.0% hiệu quả xử lý nƣớc thải sau cùng một Hi ệu qu ả loạ i bỏ C O D sa u 24 gi ờ (% Hi ệu qu ả loạ i bỏ C O D sa u 48 gi ờ (% Hi ệu qu ả loạ i bỏ C O D sa u 72 gi ờ (% [...]... thấy vi c sử dụng đồng thời 6 chủng để xử lý là có tiềm năng KẾT LUẬN Từ nƣớc thải sản xuất của một vài nhà máy chế biến nông sản (nui) và thủy sản (tôm, cá), 12 chủng vi khuẩn khác nhau bao gồm 6 chủng có khả năng phân giải tinh bột mạnh nhất và 6 chủng có khả năng phân giải protein tốt nhất đã đƣợc phân lập, lựa chọn cho các thử nghiệm tiếp theo Kết quả ứng dụng các chủng vi khuẩn phân lập và chọn. .. chọn lọc đƣợc để xử lý nƣớc thải hữu cơ giàu các chất biopolymer nhƣ protein và tinh bột cho thấy các chất hữu cơ trong nƣớc thải chế biến tôm, cá giảm đƣợc 80% và trong nƣớc thải sản xuất nui giảm đƣợc 94%, cải thiện rõ rệt so với khi chỉ sử dụng hệ vi sinh vật sẵn có trong nƣớc thải (chất hữu cơ chỉ giảm đƣợc 40-50%) ứng với cùng thời gian xử lý Các điều kiện thích hợp cho quá trình xử lý cũng đã đƣợc... xác lập: tỉ lệ bổ sung chủng vi sinh vào nƣớc thải là 1% (về thể tích), pH trung tính, thời gian xử lý (dạng mẻ) dao động từ 48 giờ đến 72 giờ Những kết quả ban đầu này có thể đƣợc coi là tiền đề để tiếp tục mở rộng quy mô nghiên cứu và thử nghiệm các tổ hợp vi sinh vật tuyển chọn đối với nƣớc thải chế biến nông thủy sản nói riêng và nƣớc thải chứa các cơ chất khó phân hủy hơn nói chung TÀI LIỆU THAM... Hiệu quả loại bỏ COD sau các khoả ng thời Sau 24 giờ 80.0% Sau 48 giờ Sau 72 giờ 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% M(25) M(1346) M(123456) Đối chứng Nước thải thủy sản có bổ sung 1% tổ hợp các chủng VSV Hình 7a Hiệu quả xử lý nƣớc thải thủy sản (xét theo COD) dụng hỗn hợp 6 chủng, là mẫu có hiệu của 1% tổ hợp các chủng tƣơng ứng sau 24 - 72 giờ cấy giống quả xử lý cao nhất trong tất cả các mẫu thử nghiệm, tuy... M2 và M5 là sau 48 giờ, với M1, M3, M4 và M6 là sau 24 giờ), còn hỗn hợp 6 chủng từ M1 đến N1 N2 N3 N4 N5 N6 Đối chứng Nước thải sản xuất nui có bổ sung 1-2% các chủng N1-N6 Hình 6c Hiệu quả xử lý nƣớc thải sản xuất nui (xét theo COD) của các chủng N1 – N6 ở các tỉ lệ 1% - 2% sau 72 giờ cấy M6 là sự trộn lẫn của tất cả 6 chủng phân lập và chọn lọc từ nƣớc thải giàu protein Đối với nƣớc thải chế biến. .. Nga, và Trần Văn Lƣ (1999) Bƣớc đầu tuyển chọn các vi sinh vật hiếu khí có khả năng thủy phân tinh bột tƣơi từ một số mẫu đất ở 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 Vi t Hà, Vũ Minh Đức, và Chu Văn Mẫn (2009) Nghiên cứu hoạt tính enzyme ngoại bào của một số chủng Bacillus mới phân lập và khả năng ứng dụng. .. thấy trong nƣớc thải sau xử lý, nồng độ BOD đã giảm đƣợc 67% (từ 260mg/L giảm còn Hình 7b Hiệu quả xử lý nƣớc thải sản xuất nui (xét theo COD) 85,8mg/L) và mật độ Coliform đã giảm của 1% tổ hợp các chủng tƣơng ứng sau 24 - 72 giờ cấy giống 5 tới 92,5% (từ 120.10 MPN/100ml giảm 5 còn 9.10 MPN/100ml) Qua hình 7b, các mẫu nƣớc thải chế biến nui có sử dụng hỗn hợp các chủng N(136), N(126) và N(436) là có. .. Thị Minh Hà, Lê Doanh Toại, Nguyễn Trƣờng Sơn, và Đào Thị Thanh Xuân (2005) Nghiên cứu sử dụng Bacillus subtilus, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis và Lactobacillus acidophilus để sản xuất chế phẩm sinh học Biochie xử lý nƣớc nuôi thuỷ sản Tuyển tập hội thảo toàn quốc về nghiên cứu và ứng dụng khoa học công nghệ trong nuôi trồng thuỷ sản, Bộ Thuỷ sản, trang 815-822 ... lại đạt đƣợc sau thời gian xử lý là 72 giờ, dài hơn so với khi sử dụng hỗn hợp M(25) với hiệu quả xử lý gần tƣơng đƣơng nhau nhƣng thời gian xử lý ngắn hơn (48 giờ) Kết quả này cần đƣợc kiểm định lại để thu đƣợc những kết luận rõ ràng và chắc chắn hơn Đối với mẫu bổ sung 6 chủng vi sinh ở trên, thí nghiệm xác định hiệu quả loại bỏ BOD và Coliform tổng trong mẫu nƣớc thải thủy sản ban đầu cũng đƣợc tiến... Lê Kim Ngân, Bùi Thế Vinh và Cao Ngọc Diệp (2008) Phân lập vi khuẩn phân giải cellulose, tinh bột và protein trong nƣớc rỉ từ bãi rác ở thành phố Cần Thơ Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ 10: 195 – 199 Lƣơng Đức Phẩm, Đinh Thị Kim Nhung, và Trần Cẩm Vân (2009) Cơ sở khoa học trong công nghệ bảo vệ môi trƣờng – tập 2: cơ sở vi sinh trong công nghệ bảo vệ môi trƣờng NXB Giáo dục Vi t Nam, Huế Mai Thị . 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 TÓM TẮT Từ nƣớc thải sản xuất của một vài. phân tốt tinh bột và protein nhờ tiết ra các M1 M2 M3 M4 M5 M6 Đối chứng Nước thải thủy sản có bổ sung 1-3% các chủng M1-M6 Hình 5a. Hiệu quả xử lý nƣớc thải thủy sản (xét theo COD) của các. nghiệm các chủng vi sinh vật đã tuyển chọn để xử lý nƣớc thải thủy sản và sản xuất nui Sự có mặt của 6 chủng riêng rẽ từ M1 – M6 ở các tỷ lệ giống 1%, 2% và 3% (về thể tích) trong nƣớc thải thủy