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
(%
khoảng thời gian (với 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 nui, cứ 1 đến
2 chủng trong số 3 chủng mạnh (N1, N4,
N5) đƣợc phối hợp với 2 đến 1 chủng
trong số 3 chủng yếu hơn (N2, N3, N6),
đồng thời hỗn hợp 6 chủng cũng đƣợc

hình thành để thử nghiệm kết quả xử lý.
Trong tất cả các chế phẩm tăng cƣờng
sinh học là hỗn hợp các chủng trên, cố
định tỉ lệ bổ sung chế phẩm hỗn hợp và
nƣớc
thải là 1% (theo thể tích).
Từ hình 7a, có thể thấy rõ hiệu quả
xử lý đạt cao nhất tới gần 80% khi sử
100.0%
80.0%
60.0%
40.0%
20.0%
0.0%
Sau 24 giờ Sau 48 giờ Sau 72
giờ
M(25) M(1346) M(123456) Đối
chứng
Nước thải thủy sản có bổ sung 1% tổ hợp các chủng
VSV
dụng hỗn hợp 6 chủng, là mẫu có hiệu
quả xử lý cao nhất trong tất cả các mẫu
thử nghiệm, tuy nhiên 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 hành. Kết quả cho thấy trong
nƣớc thải sau xử lý, nồng độ BOD đã
giảm đƣợc 67% (từ 260mg/L giảm còn
85,8mg/L) và mật độ Coliform đã giảm
tới 92,5% (từ 120.10
5
MPN/100ml giảm
còn 9.10
5
MPN/100ml).
Hình 7a. Hiệu quả xử lý
nƣớc
thải thủy sản (xét theo
COD)
của 1% tổ hợp các chủng
tƣơng
ứng sau 24 - 72 giờ cấy
giống
Hình 7b. Hiệu quả xử lý
nƣớc
thải sản xuất nui (xét theo
COD)
của 1% tổ hợp các chủng
tƣơng
ứng sau 24 - 72 giờ cấy
giống
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 hiệu quả xử lý cao nhất, lần
lƣợt
giảm
đƣợc
94%, 87% và 87%. Hiệu quả xử lý của
các mẫu có sử dụng hỗn hợp khác của 6 chủng trên cũng khoảng trên
dƣới
80%. Ngoài ra, đối với
mẫu sử dụng hỗn hợp 6 chủng từ N1-N6, hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ sau 96 giờ đối với COD đạt
85% và với BOD đạt 76% (không thể hiện trên đồ thị) và vẫn có xu
hƣớng
tăng lên, tuy nhiên do
điều kiện thời gian không cho phép việc tiếp tục theo dõi nên thí nghiệm phải dừng tại đây, nhƣng
điều đó cho thấy việc 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 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
Hiệ
u
quả
loại
bỏ
COD
sau
các
khoả
ng
thời
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 KHẢO
Ajayi, Adedayo Olajide, Fagade Obasola Ezeikiel (2007) Heat activation and stability of amylase
from Bacillus species. African Journal of Biotechnology 6: 1181-1184.
Hà Thanh Toàn, Mai Thu Thảo, Nguyễn Thu Phƣớng, Trần Lê Kim Ngân, Bùi Thế Vinh 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 Việt
Nam, Huế.
Mai Thị Hằng, Nguyễn Thị Thu 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 Việt 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 chúng trong
xử lý

nƣớc
thải. Tạp chí Khoa học Đại học quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ
25: 101-106.
Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) Công nghệ sinh học môi trƣờng – tập 1:
công nghệ xử lý
nƣớc
thải. NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh.
Nguyễn Thành Đạt (2005) Cơ sở sinh học vi sinh vật – tập 1. NXB Đại học
Sƣ
phạm.
Sharmin F and Rahman M (2007) Isolation and characterization of protease procing Bacillus strain
FS-1. Agricultural Engineering International - the CIGR Ejournal 9: 289-297.
Siriporn Yossan, Alissara Reungsang and Masaaki Yasuda (2006) Purification and characterization
of protease from Bacillus megaterium isolated from Thai fish sauce fermentation process.
Science Asia 32: 377-383.
Thippeswamy S, Girigowda K, and Mulimani VH (2006) Isolation and identification of α-amylase
producing Bacillus sp. from dhal industry waste. Indian Journal of Biochemistry & Biophisics
43: 295-298.
Trần Liên Hà và Đặng Ngọc Sâm (2006) Phân lập và tuyển chọn Bacillus để xử lí nƣớc hồ bị ô
nhiễm. Hội nghị Khoa học lần thứ 20 - Kỷ niệm 50 năm thành lập
trƣờng
Đại học Bách khoa Hà
Nội, trang 55-58.
Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam (2009) Tài liệu
hƣớng
dẫn sản xuất sạch hơn cho ngành sản xuất
tinh bột sắn. Nguồn: (Website của Trung tâm
sản xuất sạch Việt Nam)
Võ Thị Thứ, Trƣơng Ba Hùng, Nguyễn Minh Dƣơng, La Thị Nga, Lê Thị Thu Hiền, Phạm Thị
Minh Hà, Lê Doanh Toại, Nguyễn

Trƣờng
Sơn, 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.