KHẢ NĂNG PHÂN HỦY RÁC THẢI HỮU CƠ CỦA VI KHUẨN PHÂN GIẢI TINH BỘT (AMYLOLYTIC BACTERIA) pptx

Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

93
KHẢ NĂNG PHÂN HỦY RÁC THẢI HỮU CƠ CỦA VI
KHUẨN PHÂN GIẢI TINH BỘT (AMYLOLYTIC BACTERIA)
Hà Thanh Toàn
1
, Nguyễn Trần Ngọc Bích và Cao Ngọc Điệp
2

ABSTRACT
Three best amylolytic bacterial isolates composing of one mesophylic isolate [5c isolate]
and two thermophylic isolates [e2 and f isolate] (Ha thanh Toan et al., 2008) were
conducted in 10-litre bioreactors to evaluate organic wastes degradation ability. The
experiment was a completely randomized design with four replications including eight
treatments for 22 days; Temperature, pH, % lost waste-volume, % reduced waste dry-
weight, organic matter, N total, C/N ratio, CO
2
, CH
4
gas and bacterial population were
recorded as functions of time. The results showed that the treatment using mesophylic
isolate [5c isolate] and thermophylic isolate [f isolate] reached to most appropriate
parameters. Furthermore, low amounts of CO
2
and CH
4
gas of these isolates are good
indicators in terms of protection of environment.
Keywords: amylolytic bacteria, composts, mesophylic bacteria, organic wastes,
thermophylic bacteria

Title: Organic-waste degradation ability of amylolytic bateria
TÓM TẮT
Ba dòng vi khuẩn có khả năng phân hủy tinh bột tốt nhất gồm hai dòng vi khuẩn ái nhiệt
(dòng e
2
và dòng f) và một dòng vi khuẩn bình nhiệt (dòng 5c)(Hà Thanh Toàn et al.,
2008) được sử dụng để đánh giá khả năng phân hủy rác thải hữu cơ trong thí nghiệm với
bình lên men 10 lít. Thí nghiệm được bố trí để đánh giá khả năng phân hủy rác trong 22
ngày với 8 nghiệm thức và 4 lần lặp lại. Các chỉ tiêu như nhiệt độ, pH, % thể tích sụt
giảm, % trọng lượng khô mất đi, chất hữu cơ, N tổng số, tỉ lệ C/N, khí CO
2
, và CH
4
cũng
như mật số vi khuẩn phân giải tinh bột được ghi nhận. Kết quả cho thấy hai nghiệm thức
A2

(nghiệm thức có chủng vi khuẩn bình nhiệt 5c) và A4 (nghiệm thức có chủng vi khuẩn
ái nhiệt f) đạt được các chỉ tiêu phù hợp nhất trong xử lý rác thải. Hơn nửa hai nghiệm
thức này có lượng khí CO
2
và CH
4
thải ra thấp, không gây ảnh hưởng đến môi trường.
Từ khóa: phân hữu cơ, rác thải hữu cơ, vi khuẩn phân hủy tinh bột, vi khuẩn bình
nhiệt, vi khuẩn ái nhiệt
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Lượng rác thải thải ra môi trường ngày càng nhiều ảnh hưởng trực tiếp trở lại cuộc
sống con người như: gây ô nhiễm môi trường, phát sinh bệnh tật, làm giảm sức
khỏe cộng đồng, làm mất cảnh quan các khu dân cư đô thị. Các phương pháp đã và

đang áp dụng chẳng những không mang lại hiệu quả cao mà còn gây ô nhiễm môi
trường đất, nước và không khí. Rác thải chất thành đố
ng bên cạnh nhà lâu ngày,
tạo điều kiện cho các sinh vật có hại phát triển gây mùi thối, thu hút sinh vật gây
bệnh như chuột, ruồi… Để khắc phục những nhược điểm của các phương pháp nêu
trên các chuyên gia môi trường nước ta đã chọn giải pháp xử lý rác bằng phương


1
Trường Đại học Cần Thơ
2
Viện Nghiên cứu & Phát triển Công nghệ sinh học, Trường Đại học Cần Thơ
Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

94
pháp lên men ứng dụng công nghệ sinh học với vai trò chủ yếu là vi sinh vật.
Phương pháp này vừa đem lại hiệu quả cao, sản phẩm thu được vừa có giá trị kinh
tế, vừa góp phần hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường và chi phí lại rẻ. Các chất
này có tỷ lệ thành phần chất hữu cơ khoảng 45 – 60%. Chất hữu cơ có thành phần
chủ yếu là protein, tinh bột và cellulose và tỷ lệ các chất này luôn biến
động tùy
theo khu vực địa lý, tập quán sinh hoạt của người dân. Mặc dù tinh bột không
chiếm một tỉ lệ cao trong thành phần rác thải hữu cơ nhưng tinh bột lại là nguồn
carbon thích hợp cho nhiều nhóm vi sinh vật lên men kỵ khí và gây thối, vì vậy
trong qui trình xử lý rác thải hữu cơ người ta tìm kiếm nhiều nhóm vi sinh vật
phân hủy tinh bột nhanh và hiệu quả (Hà Thanh Toàn et al., 2008) để ứng dụng
cho công việc xử lý rác thải hữu cơ
. Mục tiêu của đề tài là đánh giá khả năng phân
hủy rác thải hữu cơ của vi khuẩn phân giải tinh bột (amylolytic bacteria) được thực
hiện trên qui mô thùng lên men 10-lít, từ đó chọn ra các dòng vi khuẩn tốt nhất để

ứng dụng xử lý rác thải hữu cơ trong qui mô lớn hơn.
2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1 Vật liệu
- Rác thải hữu cơ [đã được phân loại] đượ
c thu gom từ chợ Tân An, quận Ninh
Kiều, thành phố Cần Thơ do Bộ phận quản lý vệ sinh của Chợ Tân An cung
cấp với thành phần các chất hữu cơ trình bày trong Bảng 1 trong đó thành phần
chất hữu cơ thay đối từ 30,25% đến 44,14% tùy theo nguồn rác sinh hoạt từ các
hộ khá giả đến khó khăn và cellulose và protein chiếm tỉ lệ cao so với tinh bột.
- Vi khuẩn được phân lập và tuyển chọn tại phòng thí nghiệ
m Vi sinh vật đất,
Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học (Hà Thanh Toàn et al.,
2008) và nhân nuôi theo công thức môi trường Delafield (Ryckeboer et al.,
2003).
- Thùng lên men có dung tích 10-L bằng nhựa (plastic) (Hình 1).
- Thí nghiệm được tổ chức thực hiện tại Viện Nghiên cứu và Phát triển Công
nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.
2.2 Phương pháp
Thí nghiệm gồm có 8 nghiệm thức như sau: ĐC (đối chứng) [không chủng vi
khuẩn], A2 = chủng vi khuẩ
n bình nhiệt (dòng 5c), A3 = chủng vi khuẩn ái nhiệt 1
(dòng e2), A4 = chủng vi khuẩn ái nhiệt 2 (dòng f), A5 = phối hợp 2 chủng vi
khuẩn bình nhiệt (A2) và chủng vi khuẩn ái nhiệt 1 (A3), A6 = phối hợp 2 chủng
vi khuẩn bình nhiệt (A2) và vi khuẩn ái nhiệt 2 (A4), A7 = phối hợp 2 chủng vi
khuẩn ái nhiệt 1 (A3) và ái nhiệt 2 (A4), A8 = phối hợp 3 chủng vi khuẩn bình
nhiệt (A2)+ vi khuẩn ái nhiệt 1 (A3) và vi khuẩn ái nhiệt 2 (A4). Thí nghiệm có 4
lần lặp lại, tổng số có 32 thùng 10-L tương ứng với số nghi
ệm thức và lần lặp lại.
Các phế phẩm, rác thải ở chợ bao gồm: rau cải, vỏ khóm, rau muống, củ cải, vỏ
khoai, đầu cá,… đem về được cắt nhỏ, trộn đều ngẫu nhiên. Rác thải được phun vi

khuẩn với từng nghiệm thức trên với tỉ lệ 1% (v/w) và rác được cho vào thùng
nhựa có dung tích 10 lít, nhét và nén chặt (cân trọng lượng tươi trước ở từng
thùng) dùng tấm kim loại đè nén và d
ằn đá cho chặt, đậy nắp thùng nhựa; bên dưới
đáy thùng đục một lổ nhỏ cho nước chảy vào bình sau đó dùng nước này rưới hay
Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

95
phun lại mẻ ủ (Hình 1). Sau đó lấy mẫu theo dõi chỉ tiêu trong vòng 22 ngày như
nhiệt độ (hằng ngày), pH, % thể tích sụt giảm, trọng lượng khô, hàm lượng chất
hữu cơ, N tổng số, tỉ lệ C/N, đặc biệt khí carbonic (CO
2
) và methane (CH
4
) được
thiết kế ống thoát khí để lấy khí định kỳ (Hình 1) và mật số vi khuẩn tương ứng
trong mỗi nghiệm thức của từng thí nghiệm riêng biệt. Số liệu thí nghiệm được
phân tích thống kê bằng phần mềm Excel Microsoft XP và trị trung bình được so
sánh bằng LSD và kiểm định Duncan.
Bảng 1: Thành phần của rác thải hữu cơ tại thành phố Cần Thơ
Loại rác
Chất hữu cơ trong rác
thải sinh hoạt* (%)
%
Cellulose Protein Tinh bột
Rác hộ gia đình tập thể (1) 30,25 39,32 45,50 15,18
Rác các hộ gia đình (2) 38,89 52,25 33,24 14,51
Rác các hộ gia đình (3) 44,14 49,11 30,18 20,17
Rác bãi rác (4) 17,12 27,26 60,51 12,23
Rác chợ đô thị (5) 35,55 49,09 42,95 7,96

Trung bình 33,19 43,41 42,47 14,12
(1) Rác ở Khu tập thể Đại học Cần Thơ, (2) Rác thải sinh hoạt từ 3 hẻm của phường An Hội, Q. Ninh Kiều, (3) Rác
thải sinh hoạt thu từ 3 hẻm trong phường An Cư, Q. Ninh Kiều, (4) Rác ở bãi rác Cái Răng, (5) Rác ở chợ Xuân
Khánh
(Nguồn: Phân tích tại PTN Chuyên sâu, Trường Đại học Cần Thơ)
* thành phần hữu cơ so với thành phần chung










Hình 1: Mô hình thùng xử lý rác thải hữu cơ có dung tích 10-L với lổ thoát nước rỉ rác lấy
khí từ bình lên men 10-L
3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Nhiệt độ
Nghiệm thức A
2
có nhiệt độ trung bình cao nhất và khác biệt với các nghiệm thức
còn lại ở độ tin cậy 99%. Nhiệt độ trung bình giữa các ngày cũng khác biệt ở độ tin
cậy 99% và vào ngày 16 nhiệt độ của các nghiệm thức cao nhất và khác biệt nhất
so với các ngày còn lại. Nhìn chung nhiệt độ trong thùng lên men -10 L tương tư
Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

96
như thí nghiệm đánh giá khả năng ủ rác thải hữu cơ bằng vi khuẩn phân hủy

cellulose (Hà Thanh Toàn et al., 2010, đang thẩm định).
Theo kết quả của Ryckeboer et al. (2003) thì nhiệt độ cao nhất có thể lên đến hơn
70
0
C, nhưng thí nghiệm đã không đạt được nhiệt độ đó là do một số nguyên nhân
sau: mô hình thí nghiệm nhỏ (khoảng 3 kg rác), bố trí thí nghiệm vào mùa mưa
nên còn bị ảnh hưởng nhiều của điều kiện môi trường, bên cạnh đó độ ẩm của mẫu
rác cũng khá cao (>80%) cũng đã làm nhiệt độ của quá trình ủ không tăng lên
được. Tuy nhiên, nhiệt độ ứng với từng nghiệm thức vẫn cao hơn nhiệt độ môi
trường, bắt đầu giảm mạnh từ ngày 16 đến ngày 20 là đạt giá trị cực tiểu và đến
ngày 22 nhiệt độ gần như bằng nhiệt độ ban đầu, kết quả này phù hợp với nghiên
cứu của Ryckeboer et al. (2003) và theo nhận định của Nguyễn Đức Lượng và
Nguyễn Thị Thùy Dương (2003) cũng là dấu hiệu nhận biết quá trình ủ rác hữu cơ
kết thúc.
3.2
pH
Giá trị pH giữa các nghiệm thức có sự khác biệt ở độ tin cậy 99 %. Nghiệm thức
A2, A4 đều có sự khác biệt so với nghiệm thức ĐC. Giá trị pH của nghiệm thức
A2, A4 trong khoảng trung tính, rất thích hợp cho quá trình ủ. Các nghiệm thức
còn lại

không có sự khác biệt với ĐC (Hình 2). Giá trị pH trung bình giữa các ngày
có sự khác biệt về mặt thống kê ở độ tin cậy 99 %. pH của đống ủ giảm một ít từ
ngày 1 đến ngày 4 và tăng nhanh từ ngày 4 đến ngày 10, sau đó giảm nhanh đến
ngày 13. Từ ngày 13 trở về sau giá trị pH trung bình của các nghiệm thức lại tăng,
pH ban đầu ở tất cả các nghiệm thức có giá trị trung bình là 6,10 sau đó pH của
quá trình ủ đã có giả
m trong vài ngày đầu (đến ngày 4 giảm xuống còn 5,89),
chứng tỏ đã có sự tạo thành các acid hữu cơ trong quá trình ủ làm pH của rác ủ
giảm.

Điều đặc biệt là hai nghiệm thức A2 và A4

có giá trị pH tăng dần thay vì giảm
xuống như các nghiệm thức còn lại và đạt đến mức tối đa vào thời điểm 10 ngày
sau khi ủ, sau đó giảm nhẹ vào thời điểm ngày 13 và tăng trở lại đến cuối thời gian
ủ. Đến ngày 22, pH được duy trì ở độ trung tính, điều này phù hợp với một trong
những dấu hiệu nhận biết quá trình ủ kết thúc và phù hợp vớ
i kết quả nghiên cứu
của Nakasaki và Akiyama (1988), Huang et al. (2000) và Chang et al. (2006). pH
chuyển từ môi trường acid dần sang môi trường trung tính cho thấy có sự bay hơi
của một số acid hữu cơ trong quá trình phân hủy chất hữu cơ thành CH
4
và CO
2
,
đồng thời do trong quá trình phân hủy thì các chất hữu cơ giàu nitrogen sẽ được
biến đổi và phóng thích ra NH
3
làm cho pH của môi trường tăng lên.
3.3 Thể tích rác (%) sụt giảm
Bảng 2 cho thấy trung bình thể tích rác phân hủy (%) giữa các nghiệm thức có sự
khác biệt ở độ tin cậy 99% trong đó nghiệm thức A2 có thể tích rác phân hủy (%)
trung bình cao nhất và khác biệt ý nghĩa nhất so với các nghiệm thức còn lại.
Nghiệm thức A4 có % thể tích rác phân hủy thấp hơn A2 nhưng cao hơn các
nghiệm thức khác. Các nghiệm thức A7, A6, A3 cho thể tích rác phân hủy (%)
không khác biệ
t ý nghĩa so với ĐC. Nghiệm thức A5, A8 có thể tích sụt giảm (%)
thấp nhất. Thể tích rác sụt giảm theo thời gian nhưng số liệu trung bình của các
Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

97
nghiệm thức vào ngày 15 và ngày 20 không khác biệt ý nghĩa, điều này cho thấy
thể tích không thay đổi từ thời điểm 15 ngày sau khi ủ. Tuy nhiên, thể tích rác
phân hủy chỉ là chỉ tiêu quan sát (định tính) cho nên thể tích rác phân hủy (%) chỉ
là số liệu tham khảo.










Hình 2: Hiệu quả của vi khuẩn phân giải tinh bột trên pH của rác thải hữu cơ theo thời gian
Chú thích: DC = đối chứng [không vi khuẩn], A2 = chủng vi khuẩn bình nhiệt 5
c
, A3 = chủng vi khuẩn ái nhiệt e
2
, A4
= chủng vi khuẩn ái nhiệt f, A5=A2+A3, A6=A2+A4, A7=A3+A4, A8=A2+A3+A4
Bảng 2: Ảnh hưởng của vi khuẩn phân hủy tinh bột trên thể tích rác (%) sụt giảm
Nghiệm thức Thể tích rác (%) sụt giảm Nghiệm thứcThể tích rác (%) sụt giảm
Ngày 5 12,86 ĐC 25,22 c*
Ngày 10 26,74 A2 37,05 a
Ngày 15 35,27 A3 25,00 c
Ngày 20 35,56 A4 35,06 b
LSD.01 0,81
A5 23,66 d

CV 1,58%
A6 25,22 c
A7 25,45 c
A8 22,83 e
* những số theo sau cùng một chữ không khác biệt ý nghĩa ở mức độ 1%
3.4 Trọng lượng khô của rác ủ
Hình 3 cho thấy trọng lượng khô mất đi (%) của các nghiệm thức có sự khác biệt ở
độ tin cậy 99% trong đó nghiệm thức A4 có trọng lượng khô mất đi (%) cao nhất
và khác biệt nhất so với đối chứng, kế đến là nghiệm thức A8 và A7, điều này
chứng tỏ các dòng vi khuẩn trong các nghiệm thức nêu trên đã hoạt động hiệu quả
trong quá trình ủ. Trọng lượng khô mất đi (%) của các nghiệm thức A4, A8, và A7
nằm trong khoảng 21% đến gần 27%, kết quả này phù hợp với nghiên cứu của
Chang et al. (2008). Đối với các nghiệm thức còn lại, trọng lượng khô mất đi (%)
không có khác biệt so với ĐC, có thể do vi khuẩn trong các nghiệm thức này hoạt
động không hiệu quả và bản thân nghiệm thức ĐC (không được chủng vi khuẩn)
đã có sẵn các vi khuẩn trong tự nhiên có kh
ả năng phân hủy rác hữu cơ.
5
6
7
8
9
Ngày 1 Ngày 4 Ngày 7 Ngày 10 Ngày 13 Ngày 16 Ngày 19 Ngày
pH
ĐC A2 A3 A4
A5 A6 A7 A8
Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

98

Hình 3: Hiệu quả của vi khuẩn phân giải tinh bột trên % trọng lượng khô mất đi của rác
thải hữu cơ trong 22 ngày ủ
Chú thích: ĐC = đối chứng [không vi khuẩn], A2 = chủng vi khuẩn bình nhiệt 5
c
, A3 = chủng vi khuẩn ái nhiệt e
2
, A4
= chủng vi khuẩn ái nhiệt f, A5=A2+A3, A6=A2+A4, A7=A3+A4, A8=A2+A3+A4
Những cột có cùng một chữ không khác biệt ý nghĩa ở mức độ 1%
3.5 Khí CO
2
và CH
4

Hình 4 trình bày tổng lượng khí CH
4
và CO
2
thải ra của các nghiệm thức A3, A6,
A7, A8 đều cao hơn các nghiệm thức còn lại và nghiệm thức A2

và A4

có tổng
lượng khí CH
4
và CO
2
thải ra môi trường ít nhất. Lượng khí CO
2
và khí CH
4
thải
ra môi trường quá nhiều là nguyên nhân chính gây nên hiện tượng hiệu ứng nhà
kính, làm nhiệt độ trái đất nóng nên. Kết hợp lượng khí CO
2
thu được và lượng khí
CH
4
thải ra, chọn được 2 nghiệm thức cho lượng khí CO
2
, CH
4
thấp nhất và khác
biệt so với ĐC, không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường là nghiệm thức có chủng
vi khuẩn bình nhiệt A4 và nghiệm thức có chủng vi khuẩn ái nhiệt A4.

Hình 4: Hiệu quả của vi khuẩn phân giải tinh bột trên phần trăm tổng lượng CO
2
và CH
4
của rác thải hữu cơ trong 22 ngày ủ
5.014
6.157
5.276
3.917
4.949
26.809
21.014
22.348
ĐCA2A3A4A5A6A7A8
Nghiệm thức
cd
c
cd
a
d
cd
b

b

Biểu đồ thể hiện tổng lượng khí CH4 và CO2 thoát ra
3578.87
4785.7
4508.39
3194.96
1349.9
4586.72
1181.76
1885.86
1646.8
2667.93
2074.92
445.74
511.2
2182.78
492.9
1027.9
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
DC A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
Nghiệm thức
mg / m
3

Tổng lượng khí CO
2
Tổng lượng khí CH
4
m
g
/
m
3

Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

99
3.6 3.6 Hàm lượng chất hữu cơ, N tổng số và tỉ lệ C/N
Bảng 3 cho thấy hàm lượng chất hữu cơ của các nghiệm thức giảm dần theo thời
gian, đạt được giá trị thấp nhất vào ngày 18 trong đó nghiệm thức A2 và A4 cho
trung bình hàm lượng chất hữu cơ (%) thấp hơn so với các nghiệm thức còn lại và
có xu hướng giảm nhiều hơn các nghiệm thức khác. Hàm lượng N của các nghiệm
thức giảm dần theo thời gian, đạt được giá trị thấp nhất vào ngày 18 với trung bình
hàm lượng N (%) đo được ở nghiệm thức A2 và A4 cao hơn nghiệm thức đối
chứng và các nghiệm thức còn lại (Bảng 3).
Bảng 3: Hiệu quả của vi khuẩn phân hủy tinh bột trên hàm lượng chất hữu cơ, N tổng số và
tỉ lệ C/N của rác hữu cơ vào ngày 18 sau khi ủ
Nghiệm thức
Hàm lượng chất hữu
cơ (%)
Hàm lượng N tổng số
(%)
Tỉ lệ C/N
ĐC 31,40 b 1.992 a 9,12 b

A2
11,28 e 1.986 a
3,30 d
A3 32,49 ab 1.991 a 9,47 a
A4
12,94 d 2.010 a
3,74 d
A5 22,71 c 1.577 c 8,36 c
A6 32,08 b 1.950 b 9,54 a
A7 33,01 a 1.975 b 9,69 a
A8 32,95 a 1.947 b 9,82 a
TB.giữa các thời điểm Ngày 1 Ngày 9 Ngày 18
LSD 1% = 0,12 10,67 9,10 7,88
CV (%) 1,28 1,78 1,83
* Những số theo sau cùng một chữ không khác biệt ý nghĩa ở mức độ 1%
Chú thích: DC = đối chứng [không vi khuẩn], A2 = chủng vi khuẩn bình nhiệt 5
c
, A3 = chủng vi khuẩn ái nhiệt e
2
, A4
= chủng vi khuẩn ái nhiệt f, A5=A2+A3, A6=A2+A4, A7=A3+A4, A8=A2+A3+A4
Bảng 3 cho thấy tỉ lệ C/N giảm dần theo thời gian và đạt được giá trị thấp nhất vào
thời điểm 18 ngày sau khi ủ. Tuy nhiên, tỉ lệ C/N của các nghiệm thức đều nhỏ
hơn 12, tỉ lệ này phù hợp với nghiên cứu của Iglesias- Jménez và Pérez-Garcia
(1992), kết quả này cho biết là tỉ lệ C/N của khối rác ủ nhỏ hơn 12 thì sẽ tạo độ
chín phù hợp cho phân hữu cơ và loại phân này sẽ r
ất phù hợp khi bón cho đất.
3.7 Mật số vi khuẩn phân hủy tinh bột trong rác hũu cơ ủ theo thời gian
Trung bình mật số vi khuẩn phân hủy tinh bột bình nhiệt qua các ngày khác biệt ở
mức ý nghĩa 1% trong đó, từ ngày 13 đến ngày 16, mật số vi khuẩn đạt được là cao

nhất và khác biệt nhất so với những ngày đầu và các ngày còn lại. Điều này chứng
tỏ trong giai đoạn này quá trình phân hủy rác diễn ra rất tốt và
đây chính là giai
đoạn quyết định trong suốt quá trình ủ rác. Nghiệm thức A4 (chủng vi khuẩn ái
nhiệt f) có giá trị trung bình mật số vi khuẩn ái nhiệt là cao nhất và khác biệt nhất
so với đối chứng; Các nghiệm thức còn lại không khác biệt so với đối chứng về
mặt thống kê. Trung bình mật số vi khuẩn phân hủy tinh bột ái nhiệt qua các ngày
khác biệt ở mức ý nghĩa 1%, ở ngày 19 mật số vi khuẩn ái nhiệt là cao nhấ
t và
khác biệt nhất nhưng từ ngày 16 đến ngày 19, mật số vi khuẩn tăng nhanh và cao;
điều này chứng tỏ trong giai đoạn này vi khuẩn hoạt động phân hủy rác rất tốt và
đây là giai đoạn quyết định trong suốt quá trình ủ. Vào những ngày đầu, vi khuẩn
chưa phát triển mạnh nên mật số còn thấp nhưng bắt đầu từ ngày 13, mật số vi
Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

100
khuẩn chung ở các nghiệm thức bắt đầu tăng và đạt được mật số cao từ ngày 16
đến ngày 19. Đây chính là giai đoạn quyết định của quá trình ủ rác cho đến ngày
22 mật số vi khuẩn đã giảm và dần ổn định (Hình 5). Mật số vi khuẩn phân hủy
tinh bột bình nhiệt cao nhất trong nghiệm thức có chủng vi khuẩn bình nhiệt, mật
số vi khuẩn phân hủy tinh bột ái nhiệt của nghiệ
m thức có chủng vi khuẩn ái nhiệt
cũng cao nhất, sau đó là đến các nghiệm thức còn lại. Như vậy, vi khuẩn được
chủng vào sẽ là nhóm vi khuẩn chủ yếu trong quá trình ủ.

Hình 5: Động thái mật số vi khuẩn phân hủy tinh bột [log
10
(tế bào/ g chất khô)] trong rác ủ
hữu cơ theo thời gian
Mật số vi khuẩn phân hủy tinh bột chung của nghiệm thức A2

(chủng vi khuẩn
bình nhiệt) cao nhất và khác biệt nhất so với các nghiệm thức còn lại về mặt thống
kê. Điều này chứng tỏ các vi khuẩn bình nhiệt vẫn có khả năng sống trong điều
kiện nhiệt độ cao. Vi khuẩn bình nhiệt luôn hiện diện nhiều hơn vi khuẩn ái nhiệt,
kể cả trong tự nhiên (nghiệm thức đối chứng). Dù có mật số vi khuẩn chung thấp
hơ
n nghiệm thức A2 nhưng nghiệm thức A4 có mật số vi khuẩn ái nhiệt cao hơn
và hoạt động hiệu quả nên nghiệm thức A4

có trọng lượng khô mất đi

cao hơn A2.
Như vậy vi khuẩn ái nhiệt chính là nhóm vi khuẩn quyết định hiệu quả của quá
trình phân hủy rác, phù hợp với nhận định của Finstein và Morris (1975). Mật số vi
khuẩn bình nhiệt, ái nhiệt và mật số vi khuẩn chung đều đạt được cao nhất vào
khoảng từ ngày 16 đến ngày 19.
Nhìn chung, nghiệm thức A2 và A4 có mật số vi khuẩn phân hủy tinh bột cao nên

nhiệt độ đã tăng cao hơn so với các nghiệm thức khác, giá tr
ị pH được duy trì ở
môi trường trung tính, tạo điều kiện tốt cho sự phát triển của vi sinh vật, vì vậy
nghiệm thức A2 và A4

có thể tích rác phân hủy và hàm lượng tinh bột mất đi cao
hơn đối chứng và các nghiệm thức còn lại. Đồng thời, lượng khí CH
4
và CO
2
thải
ra của A2 và A4

cũng thấp hơn các nghiệm thức khác và tỉ lệ C/N trung bình nhỏ
hơn 12 là một dấu hiệu của phân hữu cơ bán phân hủy phù hợp với đất. Các
nghiệm thức còn lại có nhiệt độ không cao nên dẫn đến các chỉ tiêu khác cũng
không tốt mặc dù có trọng lượng khô mất đi tương đối cao nhưng hai nghiệm thức

CV(%) = 1.9
LSD (1%) = 0.3938

log
10
(tế bào/ g chất khô)

5.5
6.5
7.5
8.5
9.5

1 4 7 10131619
2
N
g
à
y
ĐC A2 A3 A4
A5 A6 A7 A8
Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

101
A7 và A8 lại có lượng khí thải ra môi trường cũng cao không kém, gây ảnh hưởng
xấu cho môi trường đồng thời tỉ lệ C/N của các nghiệm thức này cũng không tốt.
Như vậy, nghiệm thức A2 (nghiệm thức có chủng vi khuẩn bình nhiệt 5c) và A4
(nghiệm thức có chủng vi khuẩn ái nhiệt f) đạt chỉ tiêu phù hợp nhất ứng dụng
trong xử lý rác thải hữu cơ. Quá trình phân hủy rác xảy ra mạnh trong giai đoạn 16
đến 19 ngày sau khi
ủ, với mật số vi khuẩn cao nhất và pH cao nhất vào thời điểm
19 ngày sau khi ủ, nhiệt độ cao nhất ở thời điểm 16 sau khi ủ. Thể tích rác phân
hủy của các nghiệm thức ở thời điểm 15 và 20 ngày sau khi ủ không khác biệt.
Như vậy, thời gian ủ rác tốt nhất là đến ngày 17 hoặc ngày 19 sau khi ủ.
4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
1. Hai nghiệm thức A2

(chủng vi khuẩn bình nhiệt dòng 5c) và A4 (chủng vi
khuẩn ái nhiệt dòng f) xử lý rác thải hữu cơ một cách hiệu quả.
2. Quá trình phân hủy rác thải hữu cơ xảy ra mạnh trong 17-19 ngày đầu, sau đó
bắt đầu chậm lại và ổn định các chỉ tiêu, thời gian ủ rác tốt nhất là đến ngày 17
hoặc ngày 19 sau khi ủ.
3. Nếu có điều kiện cần bố trí thí nghiệm trên mô hình thí nghiệm lớn hơn (thùng

100 - lít) để theo dõi các chỉ tiêu
ở mức độ chính xác cao hơn, ít bị ảnh hưởng bởi
các yếu tố môi trường.
4. Cần có sự kết hợp với các chủng vi khuẩn phân hủy protein và tinh bột để quá
trình ủ có thể phân hủy chất hữu cơ triệt để hơn. Từ đó có thể có cái nhìn khái quát
hơn về khả năng phân hủy rác thải của vi khuẩn và đề xuất một chế phẩm hữu hiệu
nh
ất để xử lí rác thải hữu cơ tại địa phương.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Chang, J.I., Tsai, J.J., and K.H. Wu. 2006. Thermophilic composting of food waste.
Bioresource Technol. 97: 116-122.
Chang, J.I. and Hsu, Tin-En. 2008. Effects of compositions on food waste composting.
Bioresource Technol. 99: 8068-8074.
Hà Thanh Toàn, Cao Ngọc Điệp, Bùi Thế Vinh, Mai Thu Thảo, Nguyễn Thu Phướng, Trần
Lê Kim Ngân. 2008. Phân lập vi khuẩn phân giải cellulose, tinh bột và protein trong nước
rĩ từ bãi rác ở Thành phố Cần Thơ. Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ 10:195-
202.
Hà Thanh Toàn, Trương Nhật Tâm và Cao Ngọc Điệp. 2010. Khả năng phân hủy rác thải hữu
cơ của vi khuẩn phân giải cellulose (cellulolytic bacteria). Tạp chí Khoa học Trường Đạ
i
học Cần Thơ (đang thẩm định)
Finstein, M.S.and M.L.Morris. 1975. Microbiology of municipal solid waste composting.
Advances in Applied Microbiology 19: 113-151.
Forster-Carneiro, T., M. Pérez, L.I. Romero, Sales D. 2007. Dry-thermophilic anaerobic
digestion of organic fraction of the municipal solid waste: Focusing on the inoculum
sources. Bioresource Technology, 98(17): 3181-3414.
Huang, J.S., C.H. Wang, C.G. Jih. 2000. Empirical model and kinetic behavior og
thermophilic composting of vegetable waste. J. Environmen. Eng. 126: 1019-1025.
Iglesias- Jménez., E. and V. Pérez-Garcia. 1992. Determination of maturity indices for city
refuse composts. Agricultural Ecosystem Environment 38: 331-343.

Tạp chí Khoa học 2011:17a 93-102 Trường Đại học Cần Thơ

102
Nakasaki, K. and T. Akiyama. 1988. Effects of seeding on thermophilic composting of
household organic waste. J. Ferment. Technol. 66: 37-42.
Nguyễn Đức lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương. 2003. Công nghệ sinh học môi trường tập 2
– Xử lý chất thải hữu cơ. NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.
Ryckeboer, J., J. Meraert, J. Coosemans, K. Deprins and J. Swings. 2003. Microbiological
aspects of biowaste during composting in a monitored compost bin. Journal of Applied
Microbiology 94:127-137.