một số vi sinh vật phân huỷ protein và ứng dụng trong xử lý nước thải thủy sản

GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 1
LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam là một quốc gia có diện tích ao,hồ, sông ngòi lớn. Theo thống kê
của Bộ Thuỷ sản (số liệu của Ban chỉ đạo chương trình Nuôi trồng thuỷ sản (NTTS),
Bộ Thuỷ sản 2008): tổng diện tích mặt nước sử dụng cho NTTS đến năm 2008 của
cả nước là 751.900 ha (tăng hơn năm 2000 là 192.501 ha). Trong vài năm gần đây,
nhận thấy tầm quan trọng của nghề NTTS, Chính phủ và Bộ Thuỷ sản đã dành sự
quan tâm mạnh mẽ cho phát triển bền vững trong NTTS. Một trong những quan tâm
đó là tăng cường nguồn kinh phí cho nghiên cứu, phát triển và nâng cấp cơ sở hạ
tầng của toàn bộ ngành nuôi trồng và chế biến thủy sản. Chính vì thế ngành khai thác
và nuôi trồng thủy sản ở nước ta đã có những bước tiến vượt bậc. Ngành thủy sản
cùng với ngành dệt may và dầu khí có tốc độ tă
ng trưởng cao nhất và có đóng góp
quan trọng vào tổng kim ngạch xuất khẩu của nước ta, góp phần giải quyết công căn
việc làm cho hàng triệu lao động.
Bên cạnh những thành tựu mà nghành thủy sản mang lại cho đất nước, thì nó
cũng gây ra hiệu quả nghiêm trọng đó là vấn đề môi trường. Việc khai thác quá mức
nguồn lợi thủy sản, tăng diện tích nuôi trồng thủy sản, thiếu quy hoạch, sử dụ
ng bừa
bãi thuốc, hóa chất, chế phẩm sinh học làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm
nghiêm trọng. Việc đổ nước và chất thải chưa qua xử lý ra môi trường (suối,sông, hồ,
biển…) cũng đã góp phần không nhỏ vào việc làm biến đổi môi trường theo chiều
hướng xấu. Nguồn nước thải, thải ra từ việc nuôi trồng và chế biến gây ô nhiễm môi
trường rất lớn: chủ yếu là các chấ
t hữu cơ có nguồn gốc từ động vật thuỷ sản, mà
trong đó protein chiếm tỉ lệ khá cao. Thường nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm rất
cao gấp 5 – 10 lần tiêu chuẩn cho phép, nếu không giải quyết triệt để thì đây là mối

đe doạ cho môi trường sống của chúng ta.
Vì vậy, việc tìm ra giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường, xử lý nước thải ngành
thủy sản đang là m
ột vấn đề mang tính thời sự cấp bách.
Để thấy được tình hình nghành thủy sản ở nước ta, vấn đề ô nhiễm môi trường
do nuôi trồng và chế biến thủy sản gây ra, cần phải làm rõ những đặc điểm và tính
chất của nước thải thủy sản. Trong nước thải thủy sản protein là thành phần chủ yếu,
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 2
do vậy cần phải tìm hiểu đặc điểm của protein, cơ chế phân hủy protein, các enzyme
tham gia vào quá trình phân hủy protein và hệ vi sinh vật phân hủy protein. Từ đó có
thể rút ra được nhũng phương pháp xử lý phù hợp và ứng dụng trong thực tiễn xử lý
nước thải thủy sản ở nước ta. Chúng tôi đã tiến hành đề tài nghiên cứu “ Vi sinh vật
phân giải protein và ứng dụng trong xử lý nước thải thủy sản. Trong nghiên cứu này,
chúng tôi tìm hiểu phương pháp lý sinh học. Phương pháp này có ưu điểm là không
gây hại cho động vật thủy sinh, hiệu quả xử lý cao, giá thành rẻ, phù hợp khi ứng
dụng vào xử lý nước thải nghành nuôi trồng và chế biến thủy sản.
Hi vọng trong tương lai,khi khắc phục được vấn đề ô nhiễm môi trường do
nuôi trồng và chế biến thủy sản gây ra. Nghành thủy sản nước ta sẽ phát triển mạnh
mẽ góp phầ
n vào công cuộc đổi mới và phát triển đất nước theo xu hướng phát triển
bền vững.

GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH
KHAI THÁC, NUÔI TRỒNG VÀ CHẾ BIẾN
THUỶ SẢN Ở VIỆT NAM

1.1. Hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở nước ta
Hiện nay, xuất khẩu thủy sản đang là một trong những mặt hàng mũi nhọn,
đóng góp vào sự tăng trưởng chung của nền kinh tế. Mặc dù, còn gặp nhiều khó
khăn, nhưng ngành thủy sản nước ta sẽ phấn đấu hướng tới mục tiêu đạt tổng sản
phẩm 4,8 triệu tấn thủy sản, trong đó khai thác hải sản đạt 2,2 triệu tấn, nuôi trồng
thủy sản đạt 2,6 triệu tấn. Theo ước tính, xuất khẩu thủy sản năm 2010 sẽ đạt khoảng
4,5 tỉ USD, tăng khoảng 7,1% so với năm 2009.
Ngành thuỷ sản Việt Nam ngày càng khẳng định vị trí quan trọng trong nghề
cá thế giới. Nếu như năm 2008 tổng sản lượng thuỷ sản đạt 4,6 triệu tấn, giá trị kim
ngạch xuất khẩu đạt trên 4,5 tỷ USD thì năm 2009 mặc dù chịu tác động nhiều của
cuộc khủng hoảng và suy thoái kinh tế toàn cầu nhưng tổng sản lượng thuỷ sản vẫn
ước đạt 4,85 triệu tấn, tăng 5,3% so với năm 2008, giá trị kim ngạch xuất khẩu đạt
trên 4,2 tỷ USD. Việt Nam đã vươn lên đứng vị trí thứ 5 về xuất khẩu thuỷ sản trên
thế giới, đứng thứ 3 về sản lượng nuôi trồng thuỷ sản (NTTS), và đứng th

ứ 13 về sản
lượng khai thác thuỷ sản (KTTS).
Nếu năm 1995 thuỷ sản Việt Nam chiếm 2,9% GDP toàn quốc và 12% GDP
toàn ngành nông, lâm nghiệp thì đến năm 2008 vươn lên chiếm 4% GDP toàn quốc
và 21,79% GDP toàn ngành nông, lâm nghiệp. Như chúng ta biết ngành thuỷ sản chỉ
chiếm tỷ trọng rất nhỏ trong cơ cấu kinh tế quốc dân nhưng ngành thuỷ sản lại có tốc
độ tăng trưởng vượt bậc so với các ngành kinh tế khác, trung bình giai đoạn 1995-
2008 ngành thuỷ sản tăng trưởng bình quân 13,62%/năm, cao ngấp 1,2 lần so với
mức tăng trưởng kinh tế toàn quốc và cao ngấp 1,4 lần so với mức tăng trưởng của
ngành nông, lâm nghiệp (giai đoạn 2000-2008 GDP toàn quốc tăng bình quân
11,6%/năm, nông, lâm nghiệp tăng 9,7%/năm).
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 4

Bảng 1.1. Hiện trạng GDP thuỷ sản giai đoạn 1995-2008 (giá thực tế)
Đvt: Tỷ đồng

Hạng mục
1995 2000 2005 2006 2007 2008
Toàn quốc
228892 441646 839211 974266 1143715 1477717
Thủy sản
6664 14906 32947 38335 46124 58409
Tỷ trọng so với
toàn quốc %
2.9 3.4 3.9 3.9 4.0 4.0
(Trích: [3]. Bộ Thủy Sản. Tuyển tập báo cáo Khoa học về nuôi trồng thủy sản, 2008)
1.1.1. Tình hình khai thác thủy sản

Tổng sản lượng khai thác thủy sản trong 10 năm gần đây tăng liên tục với tốc
độ bình quân khoảng 9%/năm. Riêng giai đoạn 1998 – 2008 tăng bình quân
10%/năm. Năm 2008 sản lượng khai thác đạt 1.395.783 tấn, đến năm 2009 tổng sản
lượng khai thác đạt 1.434.800 tấn, tăng 2,8% so với năm 2008.
Trong giai đoạn 1998 – 2008 số lượng tàu thuyền máy tăng nhanh, ngược lại
tàu thủ công giảm dần. Năm 2008, toàn Ngành có 78.978 tàu thuyền vớ
i tổng công
suất 3.722.577 CV, trong đó số tàu khai thác hải sản xa bờ là 6.005 chiếc với tổng
công suất trên 1.000.000 CV, bình quân 166,5 CV/tàu, tăng 109 chiếc so với năm
2007. Đến năm 2009, toàn Ngành có 81.000 tàu thuyền máy với tổng công suất
4.038.365 CV, bình quân 49 CV/tàu, trong đó có 6.075 tàu có công suất 90 CV trở
lên, tăng 75 tàu so với năm 2008.
Điều đó cho thấy hiệu quả quản lý của nhà nước về hạn chế đóng mới các loại
tàu thuyền nhỏ đã phát huy tác dụng. Sự chuyển đổi cơ cấu từ khai thác gần bờ sang
khai thác xa bờ đã và đang diễn ra mạnh mẽ. Tuy nhiên việc đầu tư cho khai thác
thủy sản xa bờ chưa đồng bộ, mới chỉ chú trọng đến khâu đóng tàu, còn khâu khác
như: dự báo nguồn lợi, hậu cần dịch vụ, tiêu thụ, chế biến, đào tạo nhân lực, tránh trú
bão gió chưa được chú ý đúng mức. Nhiều địa phương chỉ có tập quán khai thác gần
bờ với những loại nghề truyền thống, ngư dân chưa có kinh nghiệm và kỹ thuật khai
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 5
thác xa bờ. Tình trạng thiếu thuyền trưởng và thủy thủ khai thác ở nhiều nơi diễn ra
trầm trọng, nhất là ở các tỉnh Bắc Bộ và Nam Bộ.

1.1.2. Tình hình nuôi trồng thủy sản và tác động của nó tới môi
trường
1.1.2.1. Tình hình nuôi trồng thủy sản

Ở Việt Nam trong thập niên 90 cũng như ba năm đầu thế kỷ 21, sản lượng
thủy sản nuôi trồng có tốc độ tăng trưởng rất cao, vượt xa tốc độ tăng trưởng của
khai thác (Hình 1). Trong thập niên cuối của thế kỷ trước, Việt Nam đã trở thành một
trong 10 nước có sản lượng cá nuôi lớn nhất thế giới, sau Trung Quốc, Ấn Độ,
Inđônêxia, Nhật Bản, Thái Lan, Băng la đét


1.1.2.2. Tác động của nó tới môi trường

Một số vấn đề môi trường nảy sinh trong hoạt động nuôi trồng thủy sản ở
nước ta:
- Do thiếu quy hoạch, NTTS ven biển phát triển khá tự phát và ồ ạt, quy mô và
phương thức nuôi cũng rất đa dạng, chủ yếu vẫn là quảng canh, tăng cường mở rộng
diện tích. Cho nên đã phá hủy phần lớn các nơi cư trú của các loài ở vùng ven biển,
thu hẹp không gian vùng ven biển và đẩy môi trườ
ng vào tình trạng khắc nghiệt hơn
về mặt sinh thái, tăng rủi ro bệnh dịch cho vật nuôi do thiếu các yếu tố có vai trò điều
hòa và điều chỉnh môi trường.
- Nuôi trồng thủy sản ven biển tăng nhanh dẫn đến nguồn giống tự nhiên của một
số loài cá giống kinh tế cư trú ở các rạn san hô bị đối tượng nuôi lồng bè khai thác
cạn kiệt. Điều này làm ảnh hưở
ng đến chức năng duy trì nguồn lợi tự nhiên của các
hệ sinh thái đặc hữu và ảnh hưởng tới khả năng khai thác hải sản tự nhiên của vùng
biển.
- Việc thiết kế, xây dựng đầm ao NTTS ở vùng cửa sông ven biển dẫn đến những
thay đổi về nơi sinh sống của quần xã sinh vật, độ muối, lắng đọng trầm tích và sói
lở bờ biển. Một số
hoạt động của nghề NTTS không dựa trên các căn cứ khoa học đã
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh

SVTH: Nguyễn Duy Trình 6
tác động xấu đến nguồn giống thiên nhiên (cá, tôm hùm, cua), làm giảm sức sản xuất
tự nhiên và mất tính đa dạng sinh học.
- Tại một số khu vực nuôi tôm, cá tập trung (trong đó có nuôi trên cát), do việc xả
thải các chất hữu cơ phú dưỡng, chất độc vi sinh vật (cả mầm bệnh) và các chất sinh
hoạt bừa bãi làm cho môi trường suy thoái, bùng nổ dịch bệnh (bệnh tôm năm 1993 –
1994) và gây thiệt hại đáng kể về kinh tế
cũng như về điều kiện môi trường sinh thái
- Lạm dụng nước ngầm để nuôi tôm trên cát, không tuân thủ luật tài nguyên nước
đang là hiện tượng khá phổ biến ở vùng cát ven biển miền Trung. Hậu quả lâu dài sẽ
làm cạn kiệt nguồn nước ngọt và nước ngầm, ô nhiễm biển và nước ngầm, gây mặn
hóa đất và nước ngầm, thu hẹp diện tích rừng phòng hộ, làm tăng hoạt động cát bay
và bão cát.
SL( Tấn ) SẢN LƯỢNG THỦY SẢN

3000
2500
2000
1500
1000
500
0
1998 2000 2002 2004 2006 2008 Năm

Hình 1. Sản lượng cá nuôi và khai thác của Việt Nam trong 10 năm qua
(Trích: [3]. Bộ Thủy Sản. Tuyển tập báo cáo Khoa học về nuôi trồng thủy sản, 2008)

Hoạt động nuôi trồng thủy sản ở nước ta thực sự khởi sắc từ năm 1990 và đến
năm 2000 – 2002 thì bùng phát cả về diện tích lẫn đối tượng nuôi. Việc mở rộng diện

tích nuôi trồng thủy sản được tiến hành chủ y
ếu trên các vùng đất ngập nước ven
biển, trong các thủy vực nước mặn ven bờ, trên các vùng cát trũng thấp ven biển
miền Trung và một phần diện tích từ canh tác nông nghiệp kém hiệu quả đã được
chuyển sang nuôi trồng thủy sản. Diện tích nuôi trồng thủy sản năm 2001 là 993.264
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 7
ha trong đó diện tích nuôi nước ngọt là 408.700 ha, diện tích nuôi mặn, lợ là 584.500
ha; Năm 2002 là 955.000 ha trong đó diện tích nuôi nước ngọt là 425.000 ha, diện
tích nuôi măn, lợ là 530.000 ha. Do thay đổi cơ cấu và đối tượng nuôi trồng thủy sản
đã dẫn đến tăng nhanh sản lượng nuôi trồng thủy sản và đóng góp phần đáng kể cho
ngành chế biến hải sản xuất khẩu. Sản lượng thủy sản năm 2008 đạt 891.695 tấn,
năm 2009 đạt 976.100 tấn, tăng 9,47% so với năm 2008.

Bảng 1.2. Các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu của ngành thủy sản
đến năm 2010


Mục tiêu

Đơn vị
Năm
2001 2005 2010
1. Tổng sản lượng thủy sản
Bao gồm:
- Nghề cá biển
- Nghề nuôi trồng thủy sản
Tấn

Tấn
Tấn
2.257.000

1.367.000
879.000
2.245.000

1.300.000
1.150.000
3.400.000

1.400.000
2.000.000
2. Giá trị xuất khẩu tỷ USD 1,76 3,0 4,5
(Trích [1]. Bộ Thủy Sản. Cơ sở khoa học hình thành hệ thống quan trắc Môi trường
để cảnh báo Môi trường và dự báo của các thủy vực nước lợ, ngọt miền Bắc Việt
Nam.)
Xu hướng nuôi đang chuyển từ phương thức nuôi quảng canh sang nuôi bán
thâm canh. Nhiều vùng nuôi tập trung theo kiểu thâm canh công nghiệp và sản xuất
hang hóa lớn đã hình thành. Hình thức và đối tượng nuôi cũng khá phong phú, nhưng
ở vùng nước lợ chủ y
ếu là tôm và một số loài nhuyễn thể có giá trị xuất khẩu. Sản
phẩm nuôi mặn, lợ đã mang lại giá trị xuất khẩu rất cao cho nền kinh tế quốc dân và
thu nhập đáng kể cho người lao động. Hình thức nuôi lồng bè trên biển cũng đang là
hướng mở mới cho ngành Thủy sản, với các loài tôm hùm, cá giò cá mú, cá tráp, trai
ngọc…
Đối với nuôi thủy sản nước ngọt, hình thức nuôi lồng bè và kết hợp v
ới khai

thác cá trên sông đang ngày càng phổ biến. Hình thức này đã tận dụng được diện tích
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 8
mặt nước, tạo được việc làm và tăng thu nhập. Ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung
đối tượng nuôi lồng chủ yếu là trắm cỏ với quy mô lồng nuôi khoảng 12 – 24 m
2
,
năng suất 450 – 600 kg/lồng. Ở các tỉnh phía Nam đối tượng nuôi chủ yếu là cá basa,
cá lóc, cá bống tượng và cá he. Nuôi các đối tượng loài đặc sản có giá trị kinh tế cao
như: ba ba, tôm càng xanh, cá sấu, lươn, ếch…đang được mở rộng và làm tăng giá trị
kinh tế của các mô hình nuôi nước ngọt

Bảng 1.3. Chỉ tiêu kế hoạch giai đoạn từ 2006 – 2010 của ngành thuỷ sản

Chỉ tiêu Đơn vị tính KH 2005 %(2010/2005)
Tốc độ tăng
bình quân 5
năm (%)
A. Tổng sản lượng 1.000 tấn 4.000 121,2 4,24
Thuỷ sản khai thác
+ Khai thác biển
+Khai thác nội địa
Thuỷ sản nuôi
trồng
-
-
-
-

2.000
1.800
200
2.000
103,1
102,9
105,3
147,1
0,62
0,57
1,05
9,41
B. Giá trị kim
ngạch XK
1.000.000
USD
3.500 134,6
6,92

( Trích:[1]. Bộ Thủy Sản. Cơ sở khoa học hình thành hệ thống quan trắc Môi trường
để cảnh báo Môi trường và dự báo của các thủy vực nước lợ, ngọt miền Bắc Việt
Nam)
1.2. Tình hình chế biến thủy sản
Theo thống kê chưa đầy đủ hiện nay nước ta có hơn 300 cơ sở chế biến thuỷ
sản, và khoảng 220 nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm đông lạnh phục vụ xuất
khẩu có tổng công suất 200 tấn/ngày.


GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh

SVTH: Nguyễn Duy Trình 9
1.3. Tình hình xử lý nước thải của các xí nghiệp, nhà máy, công
ty
Đặc thù của nước thải trong các xí nghiệp chế biến thuỷ sản có thành phần gây
ô nhiễm cao, phải được xử lý triệt để trước khi thải ra môi trường. Nhưng do phần
lớn các xí nghiệp được xây dựng trước khi luật môi trường ra đời, điều kiện tài chính
hạn hẹp, công nghệ và thiết bị xử lý đắt tiền, mặt khác do công tác tư vấn, quản lý
môi trường chưa làm tốt, chưa nghiêm nên hiện tại chỉ có hơn 50 cơ sở chế biến
thuỷ sản, trong tổng số hơn 200 cơ sở có hệ thống xử lý nước thải. Trong đó chỉ có
khoảng 20 cơ sở có hệ thống xử lý nước thải có thể đạt tiêu yêu cầu bảo vệ môi
trường.

Hình.1. Nước thải thủy sản chưa xử lý được thải trực tiếp ra môi trường của các
xí nghiệp [(a), (b) và (c)].

(c)
(a) (b)
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 10
1.4. Hiện trạng và vấn đề đặt ra đối với môi trường
1.4.1. Hiện trạng
Thiết bị và công nghệ tuy được đánh giá là có mức đổi mới nhanh so với các
ngành công nghiệp khác nhưng so với thế giới vẫn bị coi là quá chậm. Đó là một
trong những nguyên nhân tạo ra những tác động xấu cho môi trường.
Xuất phát từ tính bất hợp lý trong không gian. Vấn đề phát triển các cơ sở chế
biến thuỷ sản không theo quy định hoặc có nhưng lại thiếu yếu tố môi trường là một
hi
ện tượng phổ biến trong ngành - những thiếu sót này vừa làm chậm quá trình phát
triển của ngành vừa làm hao tốn nhân lực Có tới 50% số nhà máy khi xây dựng
không có yếu tố môi trường, bố trí đặt không đúng vị trí nên phải di dời hoặc không
hoạt động được,
Lượng chất thải lỏng trong chế biến thuỷ sản được coi là quan trọng nhất, các
nhà máy chế biến đông lạnh thường có lượng chất thải l
ớn hơn so với các cơ sở chế
biến hàng khô, nước mắm, đồ hộp, bình quân khoảng 50.000 m
3
/ngày Mức ô
nhiễm của nước thải từ các nhà máy chế biến tuỳ thuộc vào loại mặt hàng chủ yếu
mà nhà máy đó sản xuất. Một số rất ít chất thải từ chế biến surimi có các chỉ số

BOD
5
lên tới 3.120mg/l, COD tới 4.890mg/l nước thải từ chế biến Agar có chứa các
hoá chất như NaOH, H
2
SO
4
, Javel, Borate nhưng liều lượng không cao và tải lượng
cũng không nhiều, tuy nhiên nếu loại nước thải này không được pha đủ loãng mà
trực tiếp thải ra môi trường có thể gây hại cho môi trường.
Nước thải từ các nhà máy chế biến thuỷ sản có các chỉ số ô nhiễm cao hơn rất
nhiều so với tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B dùng cho nuôi trồng thuỷ hải
sản (Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 5945-1995) như BOD
5
vượt từ 10 –30 lần, COD
từ 9-19 lần. Nitơ tổng số từ sấp sỉ bằng tiêu chuẩn đến cao hơn 9 lần. Tuy nhiên cũng
phải nói là mức ô nhiễm dù có ở mức cao nhất trong các công đoạn chế biến thuỷ sản
cũng vẫn chỉ ở mức ô nhiễm trung bình so với các loại nước thải từ các ngành công
nghiệp khác như dệt, nhuộm da dày Mức ô nhiễm của nước thải chế biến thuỷ sản
về mặt vi sinh hiện vẫn chưa có số liệu thống kê, nhưng có thể khẳng định là chỉ số
vi sinh vật như coliform sẽ vượt qua tiêu chuẩn cho phép bởi vì các chất thải từ chế
biến thuỷ sản phần lớn có hàm lượng protein, lipid cao là môi trường tốt cho vi sinh
vật phát triển đặc biệt là trong điều kiện nóng ẩm như ở Việt Nam.
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 11
1.4.2. Vấn đề đặt ra
Tải lượng ô nhiễm do các xí nghiệp chế biến thuỷ sản gây ra là rất lớn nếu
không được xử lý nó sẽ là một yếu tố “tích cực” làm tăng mức độ ô nhiễm môi

trường trên sông rạch và xung quanh khu chế biến. Ô nhiễm nước thải chế biến thuỷ
sản nhiều khi chưa nhận ra ngay do lúc đầu kênh rạch còn khả năng pha lỏng và tự
làm sạch nước với lượng thải tích tụ ngày càng nhiều thì dần dần chúng làm xấu đi
nguồn nước mặt sông, rạch, ao, hồ…mất khả năng tự làm sạch và ảnh hưởng xấu đến
đời sống khu dân cư xung quanh.
Ngoài ra nước thải của ngành chế biến còn khả năng lan truyền dịch bệnh từ
xác thuỷ sản bị chết, thối rữa , và điều đáng quan tâm nữa là gây ảnh hưởng trực
tiếp đến ngườ
i lao động, đến môi trường nuôi trồng thuỷ sản, đến sự phát triển bền
vững của ngành nuôi trồng thủy sản.


















Hình 1.2. Hiện trạng ô nhiễm do nước thải thủy sản chưa qua xử lý
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh

SVTH: Nguyễn Duy Trình 12
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI
THỦY SẢN

2.1. Tổng quan về nước thải thủy sản
2.1.1.Các chỉ số sinh học trong nước thải nghành thủy sản
2.1.1.1. Màu

Nuớc có thể có màu , đặc biệt là nuớc thải thuờng có màu đen nâu hoặc đỏ
nâu. Màu trong nuớc thải thuỷ sản do:

• Các chất hữu cơ phân rã tạo thành
• Một số chất ở dạng keo và dạng hoà tan
Nuớc có hai loại màu: màu thực và màu biểu kiến. Màu thực tạo ra do các
chất hoà tan hoặc ở dạng hạt keo. Màu biểu kiến là do các chất lơ lửng tạo ra trong
nuớc tạo ra.Trong thực tế nguời ta chỉ xác định màu thực của nuớc, nghĩa là sau khi
lọc bỏ các chất không tan.

2.1.1.2. Mùi

Mùi trong nuớc thải thuỷ sản do các chất hữu cơ như:protein,lipid,…của
cá, tôm…bị phân huỷ tạo ra các chất : H
2
S,NH
3
,mercaptan,phenol…gây mùi

2.1.1.3. Các chất rắn

Trong nuớc thải thuỷ sản có chứa các chất rắn không tan: các mảnh vụn thuỷ
sản do quá trình chế biến tạo ra như: xuơng cá ,vẩy , đầu tôm cá…các chất này gây
cản trở cho quá trình xử lý,vì vậy cần tách lắng chúng truớc khi đưa vào các hệ thống
xử lý sinh học.

2.1.1.4. Các vi sinh vật

Trong nuớc thải thuỷ sản có rất nhiều loại vi sinh vật , các vi sinh vật này có
sẵn trong ruột của các nguyên liệu chế biến. trong đó có thể có nhiều loại vi khuẩn
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 13
gây bệnh , đặc biệt là các bệnh về đuờng tiêu hoá như:tả, lỵ, thuơng hàn,các vi khuẩn
gây ngộ độc thực phẩm.Vi khuẩn đuờng ruột gồm có 2 nhóm:
Nhóm coliform đặc trưng là Escherichia coli(E.coli)
Nhóm Streptococcus đặc trưng là Streptococcus faecalis
Nhóm Clostridium dặc trưng là Clostridium perfringens

2.1.1.5. Chỉ số BOD (Biochemical Oxygen Demand)

BOD là lượng oxy(thể hiện bằng gam hoặc miligam oxy theo đơn vị thể tích)
do vi sinh vật tiêu thụ để oxy hoá sinh học các chất hữu cơ có trong nuớc bằng vi
sinh vật chủ yếu là vi khuẩn hoại sinh hiếu khí. Quá trình này đuợc gọi là quá trình
oxy hoá sinh học trong tối ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian. Như vậy
BOD phản ánh đuợc luợng các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ trong mẫu nuớc. Quá
trình này đuợc tóm tắt như sau:

Chất hữu cơ + O
2

> CO
2
+H
2
0
Vi sinh vật > Tế bào mới
Thông số BOD có tầm quan trọng trong thực tế vì đó là cơ sở để thiết kế và vận hành
hệ thống xử lý nước thải , BOD còn là thông số cơ bản để đánh giá mức độ ô nhiễm
của nguồn nuớc. Giá trị BOD càng lớn nghĩa là mức độ ô nhiễm hữu cơ càng cao.Vì
mức độ BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian ổn đị
nh nên việc xác định BOD
cần tiến hành ở điều kiện tiêu chuẩn.
Vì vậy việc xác định thông số BOD được dung rộng rãi trong kỹ thuật môi
trường để:
• Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ dễ phân huỷ
có trong nuơc thải.
• Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý.
• Đánh giá chất lượng nuớc thải sau khi xử lý được phép thả
i vào các nguồn
nuớc. Trong thực tế, người ta không thể xác định luợng oxy cần thiết để
phân huỷ hoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học, mà chỉ xác
định lượng oxy cần thiết để phân huỷ trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20
o
C
trong tối(để tránh hiện tượng quang hợpở trong nước). chỉ số này được gọi
là BOD. Chỉ số này được sử dụng hầu hết các nước trên thế giới.
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 14

2.1.1.6. Chỉ số COD (Chemical Oxygen Demand)

Chỉ số này được sử dụng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượmg chất hữu cơ
của nước thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên. COD là chất ôxy hoá học(thể hiện
bằng gam hoặc miligam Oxy theo đơn vị thể tích cần để oxy hoá hoàn toàn các chất
hữu cơ có trong nước thành CO
2
và H2O
Để xác định COD người ta thường sử dụng một chất oxy hoá mạnh trong môi
trường acid. Chất ôxy hoá hay điện dung là kali bicromat(K
2
Cr
2
O
7
).

Chất hữu cơ + K
2
Cr
2
O
7
+ H
+
CO
2
+ H
2
O + 2Cr

+3
+ 2K
+

Sự khác nhau giữa thông số BOD và COD: cả hai thông số đều xác định
luỡng chất hữu cơ có khả năng bị oxy hoá có trong nước nhưng chúng khác nhau về
ý nghĩa
¾ BOD chỉ thể hiện lượng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, nghĩa là các
chất hữu cơ có thể bị oxy hoá nhờ vai trò của vi sinh vật.
¾ COD thể hiện toàn bộ các chất hữu cơ có thể bị
oxy hoá bằng tác nhân hoá
học.
Do đó tỷ số COD/BOD luôn luôn lớn hơn 1.

2.1.1.7. Chỉ số oxy hoà tan DO (Dissolved Oxygen )
Oxy hoà tan trong nước rất cần thiết cho vi sinh vật hiếu khí. Bình thường oxy
hoà tan trong nước khoảng 8 – 10 mg/l,chiếm 70 – 80% khi oxy bão hoà, mức oxy
hoà tan trong tự nhiên và trong nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu
cơ, vào hoạt động của động vật thủy sinh,các hoạt động hoá sinh,hoá học vật lý của
nước. Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng,oxy được dùng nhiều cho các quá
trình hoá sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxy trầm tr
ọng.

2.1.1.8. Chỉ số pH
Là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ số
này cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cần thiết
trong quá trình xử lý đông keo tụ , khử khuẩn Sự thay đổi chỉ số pH làm thay đổi
các quá trình tan hoặc keo tụ, làm tăng, giảm vận tốc của phản ứng hoá sinh xảy ra
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh

SVTH: Nguyễn Duy Trình 15
trong nước. Vì vậy giá trị pH ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và
quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng vào tế bào. đối với đa số vi sinh vật khoảng giá trị
pH tối ưu là 6.5 – 8.5.

2.1.1.9. Chỉ số SS.(Suspended Soilid )
Biểu diễn hàm lượng chất rắn lơ lửng trong một đơn vị thể tích nước phân
tích.

2.1.1.10. Nhiệt độ nước thải
Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn tới chức năng hoạt động của vi sinh vật.
Đối với đa số vi sinh vật , nhiệt độ trong các công trình xử lý khoảng 20 – 37
0
C.
Ngoài ra trong nước thải thủy sản còn chứ nhiều hợp chất của nitro, sunphate và
phosphate …

2.2. Tác hại của các chất ô nhiễm trong nước thải tới môi trường
2.2.1. Tác hại của các chất hữu cơ (chủ yếu là thành phần protein)
Lượng chất hữu cơ trong nước quá cao sẽ dẫn đến suy giảm nồng độ oxy hoà
tan trong nước, do vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan để phân huỷ các chất hữu cơ.
Nồng độ oxy hoà tan dưới 50% nồng độ oxy bão hoà có khả năng gây ảnh hưởng tới
sự phát triển của tôm cá.
Oxy hoà tan giảm không chỉ gây tác hại nghiêm trọng đến tài nguyên thủy
sinh mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nước.

2.2.2. Tác hại của các chất lơ lửng
Các chất rắn lơ lửng làm hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu
xuống, gây ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của rong,rêu,tảo… do đó cũng là tác

nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thuỷ sinh.
Các chất lơ lửng cũng là tác nhân gây tắc cống, làm tăng độ đục các nguồn
nước, bồi lắng lòng kênh, ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh, đồng thời
gây tác hại về mặ
t cảm quan.

GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 16
2.2.3. Tác hại của dầu mỡ
Dầu mỡ khi xả vào nguồn nước sẽ loang trên mặt nước tạo thành màng dầu
gây cạn kiệt oxy của nước,một phần nhỏ hoà tan trong nước hoặc tồn tại ở dạng nhũ
tương . Cặn chứa dầu khi lắng xuống sẽ tích tụ trong bùn đáy.
Ô nhiễm dầu mỡ dẫn đến mất khả năng tự làm sạch của các nguồn nước do
giết chết các vi sinh vật phiêu sinh, sinh vật đáy tham gia vào quá trình tự làm sạch .
Ngoài ra , dầu trong nước còn có tác động tiêu cực đến đời sống thủy sinh và
ảnh hưởng đến mục đích cấp nước sinh hoạt,nuôi trồng thủy sản.

Bảng 2.1. Thành phần các chất trong nước thải của nhà máy chế biến thủy sản

Thành phần Đơn vị đo Hàm lượng
Chất rắn lơ lửng mg/l 800 – 2000
COD mg/l 700 – 1500
BOD mg/l 600 – 1300
Tổng nitơ mg/l 100 – 350
Phốt pho mg/l 30 – 70
(Trích: [4]. Hoàng Huệ. Xử lý nước thải. NXBXD, 1996)
2.3. Khả năng gây ô nhiễm và sự cần thiết xử lý nước thải
nghành nuôi trồng và chế biến thủy sản

2.3.1. Khả năng gây ô nhiễm nước thải nghành nuôi trồng thủy sản
ÏTác động của các hoạt động kinh tế và xã hội đến ngành thuỷ sản:
- Hiện nay, môi trường đô thị bị ô nhiễm do các chất thải rắn, lỏng, khí, chưa
được thu gom và xử lý kịp thời. Mặt do khác tỷ lệ dân số tăng nhanh, các khu công
nghiệp, chế biến dịch vụ cũng đang phát triển mạnh. Hiện nay, khoảng 90% cơ sở
sản xuất chưa xử lý nước thả
i của mình mặc dù đã có luật môi trường. Môi trường
nông thôn đã bị suy thoái và đang bị ô nhiễm do các điều kiện vệ sinh, sử dụng quá
nhiều thuốc trừ sâu, cơ sở hạ tầng yếu kém, hoá chất đã theo hệ thống kênh mương
thuỷ lợi thoát ra các sông và có thể theo dòng chảy tới vùng khác, gây nguy hại cho
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 17
môi trường thuỷ sản. Sự bón phân mất cân đối, sử dụng chất thải, phân tươi mất vệ
sinh gây ô nhiễm môi trường nước và lây lan dịch bệnh cho ngưòi và vật nuôi, kể cả
thuỷ sinh vật. Hoạt động giao thông và du lịch cũng là những vấn đề ảnh hưởng
không nhỏ đến môi trường ven biển trong đó chủ yếu nguồn phế thải sinh hoạt và dư
lượng dầu, tập trung vào mùa hè trùng với mùa nuôi trồng thuỷ sản nước lợ, nước
mặn.
- Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp xả trực tiếp vào kênh mương,
ao sông hồ. Nước sông, ao,hồ là nguồn nước cung cấp cho nuôi trồng thủy sản và
nơi sinh sống của các thuỷ sinh vật. Kết quả điều tra nghiên cứu những năm gần đây
của Viện nghiên cứu nuôi trồng thuỷ sản 1 cho thấy hàm l
ượng BOD, COD, NO
2

trong nước của những thuỷ vực đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép đối với đời sống
thuỷ sinh vật. Năm 2001 hàm lượng của một số kim loại nặng trong các nguồn nước
cung cấp cho NTTS ở Hải Phòng, Quảng Ninh, Nghệ An (báo cáo kết quả nhiệm vụ

quan trắc cảnh báo môi trường dịch bệnh của các thuỷ vực ngọt, lợ phục vụ ngành
thuỷ sản phía Bắc Việ
t Nam) đều cao hơn so với TCVN6774 – 2000.
- Hiện nay, có rất nhiều loại sản phẩm thuốc, hoá chất và chế phẩm sinh học
(CPSH) được dùng rộng rãi trong nuôi trồng thuỷ sản trên thế giới. Hoá chất được
dùng trong NTTS trên thế giới thường ở các dạng sau: thuốc diệt nấm (antifoulants),
thuốc khử trùng (disinfectants), thuốc diệt tảo (algicides), thuốc trừ cỏ (herbicides),
thuốc trừ sâu (pesticides), thuốc diệt ký sinh trùng (parasiticides) và thuốc diệt khuẩn
(antibacterials) và chất kháng sinh .
Các chế phẩm này được sử dụng đáng kể trong NTTS hoặc để chữa các bệnh
lây nhiễm hoặc phòng bệnh đã nêu trên.
Những hoá chất trên có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khoẻ động
vật thuỷ sản nếu như sử dụng đúng, nhưng khi lạm dụng dẫn đến những hậu quả
khôn lường, gây rủi do cho người lao động, tồn dư các chất độc trong s
ản phẩm thuỷ
sản gây hại cho người tiêu dùng, làm giảm giá trị thương phẩm và còn tạo các chủng
vi khuẩn kháng thuốc làm giảm hiệu quả trong điều trị bệnh.
-Thành phần lớp bùn trong các đầm, ao NTTS chủ yếu là các chất hữu cơ như
protein, lipid, acid béo với công thức chung CH
3
(CH
2
)
n
COOH , phospholipid, sterol-
vitamin D3, các hormone, carbohydrate, chất khoáng và vitamin, vỏ tôm lột
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 18

xác, Lớp bùn này luôn ở trong tình trạng ngập nước, yếm khí, các vi sinh vật yếm
khí phát triển mạnh, phân huỷ các hợp chất trên tạo thành các sản phẩm là
hydrosulphur (H
2
S), ammonium (NH
3
), khí methane (CH
4
), rất có hại cho thuỷ
sinh vật, ví dụ nồng độ 1,3ppm của H2S có thể gây sốc, tê liệt và thậm chí gây chết
tôm. Khí ammonium (NH3) cũng được sinh ra từ quá trình phân huỷ yếm khí thức ăn
tồn dư gây độc trực tiếp cho tôm, làm ảnh hưởng đến độ pH của nước và kìm hãm sự
phát triển của thực vật phù du (Hassanai Kongkeo,1990). [12]
Tóm lại, các chất ô nhiễm chủ yếu trong nước thải NTTS bao gồm:
¾ Carbon hữu cơ (g
ồm thức ăn, phân bón, chế phẩm sinh học )
¾ Nitrogen được phân huỷ từ các protein
¾ Phosphore phân huỷ từ các protein
Nồng độ các chất ô nhiễm trên được biểu thị bởi một số chỉ tiêu chung như
chỉ tiêu nhu cầu ôxy hoá sinh - BOD (Biochemical Oxygen Demand), tổng Nitơ và
tổng Phosphore

2.3.2. Khả năng gây ô nhiễm chế biến thủy sản
Nước thải các cơ sở chế biến thủy sản chứa các thành phần chất hữu cơ và các
chất dinh dưỡng với hàm lượng cao, nếu thải ra môi trường sẽ tạo điều kiện cho các
vi sinh vật phát triển mạnh, gây ô nhiễm môi trường nặng nề.

Nước thải của một xí nghiệp chế biến thủy sản bao gồm: Nước thải sản xuất,
nước thải vệ sinh công nghiệp và nước thải sinh hoạt.
- Nước thải sản xuất: Đây là nước thải rửa thuỷ sản, theo các số liệu thống

kê từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ KT02 thì lưu lượng nước thải từ
10 – 20m
3
/tấn sản phẩm,lấy trung bình 15m
3
/tấn sản phẩm.
- Nước thải vệ sinh công nghiệp: Đây là lượng nước cần dùng cho việc rửa
sàn mỗi ngày và máy móc thiết bị.
- Nước thải sinh hoạt mỗi ngày: Nước thải ra từ các hoạt động sinh hoạt của
cán bộ công nhân viên trong các nhà máy xí nghiệp. Đây cũng là nước
thải đáng kể vì trong các xí nghiệp của nghành có lượng công nhân khá
đông. Ước tính tổng cộng lưu lượng nước thả
i ra trong ngày của một xí
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 19
nghiệp chế biến thủy sản loại trung bình ( khoảng 200 – 300 công nhân)
khoảng 20 – 40m
3
/ngày. đêm.
Cả 3 loại nước thải trên có tính chất gần tương tự nhau,trong đó nước thải sản
xuất có mức độ ô nhiễm cao hơn cả. Tuỳ theo đặc tính của nguyên liệu sử dụng mà
nuớc thải có tính chất hơi khác nhau 1 chút. Nước thải của nghành chế biến thủy sản
thừơng có:
• Hàm lượng COD dao động trong khoảng 600 – 1000mg/l.
• Hàm lượng BOD cũng khá lớn từ 480 – 600mg/l.
•
Trong nước thường có các mảnh vụn của thuỷ sản nhưng các vụn này dễ lắng.
• Lượng nitơ thường rất cao chứng tỏ mức độ ô nhiễm hữu cơ khá cao 50 –

100mg/l.
• Ngoài ra trong nước thải của nghành chế biến thủy sản có chứa các thành
phần hữu cơ khi bị phân hủy tạo ra các sản phẩm có chứa indol và các sản
phẩm trung gian của sự phân hủy các acid béo không bão hoà tạo ra mùi rấ
t
khó chịu và đặc trưng, làm ô nhiễm về mặt cảm quan và ảnh hưởng đến sức
khoẻ cho người công nhân trực tiếp làm việc.
Nói chung nước thải của nghành chế biến thủy sản có các chỉ tiêu vượt quá
nhiều lần so với quy định cho phép xả vào nguồn tiếp nhận do nhà nước quy định(từ
5 – 10 lần về chỉ tiêu BOD,COD,gấp 7- 15 lần về chỉ tiêu nitơ hữu cơ. Ngoài ra chỉ
s
ố về lưu lượng nước thải trên một đơn vị sản phẩm của nhà máy loại này cũng rất
lớn( từ 10 – 20m
3
/tấn sản phẩm). Chính vì vậy,tải lượng ô nhiễm do các xí ngiệp của
nghành chế biến thủy sản gây ra rất lớn.
Nước thải nhiễm bẩn hữu cơ từ các nhà máy xí nghiệp nghành chế biến thủy
sản nếu không được xử lý triệt để sẽ góp phần làm gia tăng mức độ ô nhiễm của môi
trường trên các sông, kênh rạch khu dân cư ở các khu vực. Các chất ô nhiễm do nước
thả
i của các xí nghiệp nghành chế biến thủy sản là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng đang
từng ngày góp phần làm xấu đi trầm trọng chất lượng nguồn nước mặt tại đô thị và
các khu dân cư. Ngoài ra nước thải của nghành chế biến thủy sản còn có khả năng
lan truyền bệnh dịch từ các xác thủy sản bị chết, thối rữa… và khi nguồn nước bị ô
nhiễm s
ẽ tác động lên con người và động vật sử dụng nguồn nước này.

GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh

SVTH: Nguyễn Duy Trình 20
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PROTEIN
TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN

3.1. Cấu tạo, tính chất và vai trò của protein
3.1.1 Cấu tạo
Protein là chất có phân tử lượng cao,cấu tạo bởi các nguyên tố chính là C, H,
O, N. Ngoài ra còn có các nguyên tố vi lượng S, P, Fe.Sau đây là thành phần cấu tạo
protein:
Carbon : 51-55
Hydrogen : 6.5-7.3
Nitrogen : 15.5-18
Oxygen : 21.5-23.5
Sulphur : 0.5-2
Phosphore : 0-1.5
Protein là chuỗi acid amin kết hợp với nhau bằng liên kết peptide (CO - NH)
Nói tổng quát, protein được tạo thành do các acid amin liên kết với nhau.
Các cấu trúc của protein: Về mặt cấu trúc protein gồm bốn bậc: bậc I, bậc II, bậc III
và bậc IV .
Protein Bậc Protein Bậc II Protein Bậc
Protein Bậc IV

Hình 3.1. Các bậc cấu trúc của protein

3.1.1.1. Cấu trúc bậc I của protein
Cấu trúc bậc I biểu thị trình tự các gốc amino acid trong chuỗi polypeptide,
cấu trúc này được giữ vững bằng liên kết peptide (liên kết cộng hóa trị).
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh

SVTH: Nguyễn Duy Trình 21


3.1.1.2. Cấu trúc bậc II của protein
Biểu thị sự xoắn của chuỗi polypeptide, là tương tác không gian giữa các gốc
amino acid ở gần nhau trong mạch polypeptid

Bảng 3.1. Số lượng xoắn α và nếp gấp β trong chuỗi đơn một số protein

Protein (số gốc)
Số gốc (%)
Xoắn α Nếp gấp β
Chymotrypsin 14 45
Ribonuclease 26 35
Carboxypeptidase 38 17
Cytochrom C 39 0
Lysozyme 40 12
Myoglobin 78 0

(Trích Công nghệ sinh học phân tử - Nguyễn Chiến Thắng)

3.1.1.3. Cấu trúc bậc III của protein
Biểu thị sự xoắn và cuộn khúc của chuỗi polypeptide thành khối, đặc trưng
cho potein cầu, là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở xa nhau trong
chuỗi polypeptide. Trong nhiều protein hình cầu có chứa các gốc Cys tạo nên liên kết
disulphide giữa các gốc Cys xa nhau trong chuỗi polypeptide làm cho chuỗi bị cuộn
lại (xem myoglobin hình 3.21). Ngoài ra cấu trúc bậc III còn được giữ vững bằng các
loại liên kết khác như Van der Waals, liên kết hydrogen, liên kết tĩnh điện giữa các
gốc amino acid v.v

3.1.1.4. Cấu trúc bậc IV của protein
Biểu thị sự kết hợp của các chuỗi có cấu trúc bậc III trong phân tử protein.
Hay nói cách khác, những phân tử protein có cấu trúc từ 2 hay nhiều chuỗi protein
hình cầu, tương tác với nhau trong không gian tạo nên cấu trúc bậc IV.

GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 22
3.1.2. Tính chất của protein
- Tính tan của protein
Các loại protein khác nhau có khả năng hoà tan dễ dàng trong một số loại
dung môi nhất định, chẳng hạn như albumin dễ tan trong nước; globulin dễ tan trong
dung dịch muối loãng; prolamin tan trong ethanol, glutelin chỉ tan trong dung dịch
kiềm hoặc acid loãng
- Tính ngậm nước của protein
. Trong môi trường nước, protein kết hợp với nước trương lên trở thành
dạng keo. Các phân tử nước bám vào các nhóm ưa nước trong phân tử protein như -
NH
2
, -COOH ngăn cách các phân tử protein không cho chúng dính vào nhau để
thành tủa
- Độ nhớt của dung dịch protein
Khi protein hoà tan trong dung dịch, mỗi loại dung dịch của những
protein khác nhau có độ nhớt khác nhau.
- Hằng số điện môi của dung dịch protein
Hằng số điện môi của dung môi làm ngăn cản lực tĩnh điện giữa các
nhóm tích điện của protein và nước.
- Tính chất điện li của protein
Cũ

ng như các amino acid, protein là chất điện li lưỡng tính vì trong
phân tử protein có nhiều nhóm phân cực mạnh (bên gốc R) của amino acid
- Biểu hiện quang học của protein
Cũng như nhiều chất hoá học khác, protein có khả năng hấp thụ và bức
xạ ánh sáng dưới dạng lượng tử hγ
- Kết tủa thuận nghịch và không thuận nghịch protein
Khi protein bị kết tủa đơn thuần bằng dung dịch muối trung tính có nồ
ng
độ khác nhau hoặc bằng protein ethanol, acetone ở nhiệt độ thấp thì protein vẫn giữ
nguyên được mọi tính chất của nó kể cả hoạt tính sinh học và có thể hoà tan trở lại
gọi là kết tủa thuận nghịch.




GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 23
3.1.3. Vai trò của protein
3.1.3.1. Chức năng tạo hình
Ngoài các protein làm nhiệm vụ cấu trúc như vỏ virus, màng tế bào, còn gặp
những protein thường có dạng sợi như: sclerotin có trong lớp vỏ ngoài của sâu bọ;
fibroin của tơ tằm, nhện; collagen, elastin của mô liên kết, mô xương. Collagen đảm
bảo cho độ bền và tính mềm dẻo của mô liên kết.

3.1.3.2. Chức năng xúc tác
Hầu hết các phản ứng xẩy ra trong cơ thể đều do các protein đặc biệt đóng vai
trò xúc tác, những protein đó được gọi là các enzyme.

3.1.3.3. Chức năng bảo vệ
Ngoài vai trò là thành phần chính trong xúc tác, cấu trúc của tế bào và mô,
protein còn có chức năng chống lại bệnh tật để bảo vệ cơ thể.

3.1.3.4. Chức năng vận chuyển
Trong cơ thể có những protein làm nhiệm vụ vận chuyển như hemoglobin,
mioglobin, hemocyanin vận chuyển O
2

,CO
2
và H
+
đi khắp các mô, các cơ quan trong
cơ thể.

3.1.3.5. Chức năng vận động
Nhiều protein làm nhiệm vụ vận động co rút như myosin, actin ở sợi cơ,
chuyển vị trí của nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào

3.1.3.6. Chức năng dự trữ và dinh dưỡng
Protein dự trữ này chính là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho các tổ
chức mô, phôi phát triển.

3.1.3.7. Chức năng điều hoà
Các protein làm nhiệm vụ điều hoà quá trình trao đổi chất thông qua tác động
lên bộ máy thông tin di truyền.

GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh

SVTH: Nguyễn Duy Trình 24
3.1.3.8. Chức năng cung cấp năng lượng
Protein cũng là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho mọi hoạt động
sống trong cơ thể. Trong cơ thể các protein bị phân giải thành các amino acid, từ đó
tiếp tục tạo thành hàng loạt các sản phẩm, trong đó có các ceto acid, aldehyde và
carboxylic acid.

3.2. Nguồn gốc của protein trong nước thải thủy sản
Chủ yếu protein trong nước thải thủy sản có bản chất và nguồn gốc từ động
vật.
Các nguyên nhân dẫn đến sự có mặt của Protein trong nước thải thủy sản:
¾ Nước thải trong quá trình sản xuất như: rửa nguyên liệu,máy móc sau khi
chế biến
¾ Các thức ăn dành cho việc nuôi trồng thủy sản có hàm lượng protein cao
¾ Nước sinh hoạt của các công nhân.

3.3. Sự cần thiết phải xử lý protein trong nước thải thủy sản
Nghành nuôi trồng và chế biến thủy sản, trong đó cụ thể là các xí nghiệp chế
biến thủy sản đều có nước thải chứa protein. Khi được thải ra dòng chảy, protein
nhanh chóng bị phân hủy cho ra acid amin, acid béo, acid thơm, H
2
S, nhiều chất
chứa S, N và P, có tính độc và mùi khó chịu.
Ê Điều này dẫn đến các hệ quả:
¾ Ô nhiễm bầu không khí: sự thủy phân sinh ra các chất như H
2
S, NH
3
,

CH
4,
… Tạo ra mùi khó chịu đối với khu vực xả thải.
¾ Góp phần gây nên hiện tượng phú dưỡng hoá: trong protein có nồng độ
chất dinh dưỡng N, P cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tương đối P so với
N, sự yếm khí và môi trường khử của lớp nước đáy thuỷ vực, sự phát
triển mạnh mẽ của tảo và nở hoa tảo.
¾ Sự kém đa dạng của các sinh vật nướ
c, đặc biệt là cá .
¾ Gây mất mỹ quan môi trường: nước có màu xanh đen hoặc đen, có mùi
khai thối do thoát khí H
2
S
¾ Gây ô nhiễm nguồn nước: Nước ngầm và nước mặt.
GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh


SVTH: Nguyễn Duy Trình 25
3.3. Sự phân hủy protein trong nước thải thủy sản
3.3.1. Cơ chế phân hủy protein
Protein là một chất hữu cơ có chứa các hợp chất cần thiết cho sự sinh trưởng
và phát triển vi sinh vật.
Protein ở môi trườmg bên ngoài sẽ là nguồn thức ăn của vi sinh vật. Để có
thể sử dụng được protein làm thức ănvi sinh vật tiết ra một loại Enzyme để thủy phân
các liên kết peptide hoặc các polypeptide thành các peptide có phân tử lượng nhỏ
hơn. Tiếp theo là sự phân hủy các peptide trên thành các acid amin tự do ở môi
trường ngoài.
Sau đó được các vi sinh vật hấp thụ các acid amin tự do ở môi trường ngoài
vào trong tế bào. Trong tế bào vi sinh vật các acid amin sẽ được phân giải thành năng
lượng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào.

Hình 3.2. Cơ chế phân hủy protein

3.3.2. Vòng tuần hoàn của các chất có trong thành phần của protêin
3.3.2.1. Vòng tuần hoàn của carbon
Vòng tuần hoàn carbon diễn tả điều kiện cơ bản đối với sự xuất hiện và phát
triển của sự sống trên trái đất, các hợp chất của carbon tạo nên nền tảng cho mọi loại
Protein
(ở môi trường ngoài)

Acid amin
(ở môi trường ngoài)
Enzyme protease

Vi sinh vật
Acid amin
(Trong tế bào)
Năng lượng

Hoạt động sống của
t
ế
b
ào
Phân giải