L ời cam đoan
2.10. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự đông tụ của vi khuẩn
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và tồn tại của tế
bào vi sinh vật. Khi nhiệt độ môi trường tăng vận tốc phản ứng hóa học hay phản ứng có enzyme xúc tác gia tăng, các protein, acid nhân và các thành phần khác rất
dễ bị biến đổi bản chất vì vậy ảnh hưởng đến các hoạt động, sinh tồn của tế bào vi khuẩn (Cao Ngọc Điệp và Nguyễn Hữu Hiệp, 2011). Một nghiên cứu khác của
Pasparakis et al., (2007) nhiệt độ của môi trường thay đổi dẫn đến cấu trúc bề mặt
tế bào vi khuẩn cũng thay đổi làm ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo sự đông tụ
của vi khuẩn (Hình 2.9).
Hình 2.9: Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường đến cơ chế tạo sự đông tụ của vi khuẩn
(Pasparakis et al., 2007)
Theo Nguyễn Lân Dũng và ctv. (2012) pH môi trường có ảnh hưởng rất lớn đối với sự sinh trưởng của vi sinh vật. Mỗi vi sinh vật đều có một phạm vi và mức độ pH sinh trưởng tốt nhất. Mặc dù vi sinh vật thường có thể sinh trưởng trong một
phạm vi pH khá rộng và xa với pH tốt nhất của chúng, nhưng tính chịu đựng của
chúng cũng có giới hạn nhất định. Sự biến đổi pH của môi trường sẽ làm thay đổi
trạng thái điện ly của phân tử các chất dinh dưỡng cũng như thay đổi tính thấm trên màng của các vi sinh vật. Kết quả nghiên cứu của Kimchhayarasy et al. (2009) cho thấy sự đông tụ của vi khuẩn xảy ra ở giá trị pH khá rộng 3-9.
Min et al. (2010) đã khảo sát yếu tố cation trong môi trường ảnh hưởng đến
sự đông tụ của 2 chủng vi khuẩn Sphingomonas natatoria 2.1gfp và Micrococcus luteus 2.13. Khi tế bào vi khuẩn được pha loãng trong các dung dịch có nồng độ
khác nhau của các muối CaCl2, MgCl2, MgSO4 và NaCl, cho thấy sự đông tụ bị
hạn chế khi nồng độ muối NaCl (cation hóa trị 1) đạt 90 mM, trong khi đó nồng độ
các muối CaCl2, MgCl2, MgSO4 (cation hóa trị 2) chỉ cần 40 mM, điều này là do sự chênh lệch về điện tích các ion. Sự thay đổi nồng độ hay điện tích ion sẽ làm
thay đổi cấu trúc bề mặt vỏ tế bào sẽ ảnh hưởng đến sự đông tụ. Hơn nữa protein
dạng lectin cũng sẽ ảnh hưởng bởi nồng độ ion xung quanh nó điều này làm thay
ion kết quả sẽ giới hạn sự đông tụ. Điều này cho thấy nồng độ ion có giới hạn trên và giới hạn dưới đến sự đông tụ.
Theo Malik và Kakii, (2003); Malik, et al., (2005) khi nghiên cứu về vi
khuẩn tạo chất kết tụ trong bùn hoạt tính, kết quả cho thấy chỉ có 31% các chủng vi
khuẩn có khả năng kết tụ tốt (hiệu quả kết tụ >50%), 58% chủng vi khuẩn có hiệu
quả kết tụ không cao (<50%), 11% chủng vi khuẩn không có khả năng kết
tụ. Trong số 32 chủng vi khuẩn có hiệu quả kết tụ thấp, thì có 8 chủng vi khuẩn có
khả năng đồng đông tụ hiệu quả cao với chủng vi khuẩn Acinetobacter johnsonni
và 4 chủng đồng đông tụ cao với chủng vi khuẩn Acinetobacter junni. Các chủng
vi khuẩn có hiệu quả đồng đông tụ cao đều có điểm chung là bề mặt tế bào có tính kỵ nước cao khi cho kiểm tra sinh hóa với dung môi p-xylen. Điều này cho thấy
các chủng vi khuẩn đồng đông tụ có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành bùn hoạt tính để xử lý nước thải, mà cơ chế của quá trình này là sự kết dính các
vùng tính kỵ nước của bề mặt các tế bào vi khuẩn.
Kết quả nghiên cứu của Min và Rickard (2009) trên các chủng vi khuẩn đông
tụ được phân lập từ màng sinh học, cho thấy chủng vi khuẩn Sphingomonas
natatoria 2.1gfp và Micrococcus luteus 2.13 có khả năng đông tụ với nhiều chủng
vi khuẩn khác và khả năng tạo màng sinh học trong điều kiện phòng thí nghiệm, đồng thời sự đông tụ này bị ngăn chặn bởi galactosamine (Hình 2.10).
Hình 2.10: (A): Sự đông tụ giữa vi khuẩn S. natatoria 2.1gfp và M. luteus 2.13; (B): Ngăn chặn đông tụ khi thêm 80 mM galactosamine; (C): Đông tụ giữa vi
khuẩn S. natatoria 2.1gfp và M. luteus 2.13
(Min và Rickard, 2009)
Chen (2007) đã nghiên cứu chủng vi khuẩn D6 đại diện của phylotype H phân lập từ bùn hoạt tính cho thấy, chủng vi khuẩn này có khả năng đông tụ rất cao, các
điều kiện tốt cho sự lắng lọc các chất thải ra khỏi môi trường. Kết quả này cho thấy
hiệu quả hoạt động đông tụ tối ưu của chủng vi khuẩn D6 từ 26 đến 55 giờ, sau 60
giờ thì chỉ số đông tụ bắt đầu giảm dần cho đến 120 giờ, vì trong khoảng thời gian
này vi khuẩn bắt đầu già và chết dần, do đó sự kết dính của nhiều tế bào vi khuẩn
dần bị biến mất và các hạt lơ lửng dần dần tách rời ra hòa vào môi trường dẫn đến
chỉ số quang phổ (OD600) tăng lên và kích thước khối bùn giảm xuống (Hình 2.11).
Hình: 2.11: Hiệu quả và hình thái của vi khuẩn tự đông tụ D6 (Chen, 2007)
Theo Cao Ngọc Điệp et al. (2012) trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp công nghệ sinh học, đặc biệt là sử dụng vi khuẩn kết tụ hoặc đông tụ
sinh học cần lưu ý đến liều lượng giống vi khuẩn được bổ sung vào môi trường xử
lý nước thải, đảm bảo đủ mật độ và liều lượng thích hợp. Bên cạnh đó còn có phối
hợp bổ sung chất “trợ lắng” keo tụ Poly Aluminium Chloride (PAC) sẽ tăng hiệu
suất kết tụ/đông tụ đáng kể. Tuy nhiên PAC là hợp chất hóa học khi sử dụng cần lưu ý đến liều lượng khi bổ sung vào nước thải phù hợp với từng loại nước cần xử
lý nhất định, nhưng không vượt quá giới hạn cho phép là 15% (Deng et al., (2003). Kết quả xử lý nước thải ao cá tra ở ĐBSCL đạt chuẩn loại B, TCVN 5945: 2005
khi sử dụng chế phẩm kết tụ sinh học (0,1%) có bổ sung 1% chất trợ lắng PAC
(Cao Ngọc Điệp et al., 2012) .