Xử lý hỗn hợp bùn hầm cầu thành phân bón compost

Luận văn cao học Lời mở đầu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung





LỜI MỞ ĐẦU















Luận văn cao học Lời mở đầu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

Hiện nay, tốc độ đô thị hóa đã dẫn đến hiện tượng phát sinh chất thải sinh hoạt ngày
ngày càng tăng và gây ô nhiễm môi trường, đặt biệt là chất thải từ bùn hầm cầu. Trước
thực trạng trên, đề tài “Xử lý hỗn hợp bùn hầm cầu thành phân bón compost” được
thực hiện nhằm đưa ra những ưu điểm và lợi ích của việc sử dụng bùn hầm cầu làm
phân bón trong nông nghiệp, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường.
Qua đó, tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Phước và t hầy Ngô Đại
Nghiệp đã tận tình đóng góp ý kiến quý báu để tôi hoàn thành luận văn này.
Xin gửi lời cảm ơn đến các cơ quan, đơn vị đã tạo điều kiện cho tôi lấy mẫu và tiến
hành khảo sát thí nghiệm:
- Xí nghiệp Dịch vụ Môi trường - Công ty TNHH MTV Môi trường Đô thị
TPHCM.
- Nhà máy phân bón Hòa Bình – Xã Đa Phước – Huyện Bình Chánh.
- Công ty TNHH Gia Tường – Huyện Dĩ An – Tỉnh Bình Dương.
- Phòng thí nghiệm Sinh hóa – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học
Quốc gia TPHCM.
Với kết quả đạt được từ thí nghiệm, tôi hy vọng đề tài sẽ là cơ sở khoa học cho các
nghiên cứu thực tiễn sâu hơn nhằm hoàn thiện quy trình sản xuất bùn hầm cầu thành
phân compost dưới quy mô công nghiệp và tự động hóa, góp phần xử lý hiệu quả bùn
hầm cầu và nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón trong nông nghiệp.
Nguyễn Mai Trung





Luận văn cao học 1 Đặt vấn đề

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

ĐẶT VẤN ĐỀ














Luận văn cao học 2 Đặt vấn đề

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, ngành nông nghiệp cũng đã có
những thay đổi rất đáng kể. Nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ trồng trọt, giống mới
đã ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong nông nghiệp. Việt Nam là nước
nông nghiệp nên phân bón và giống được xem là 2 yếu tố có tính quyết định đến năng
suất và chất lượng. Nông nghiệp hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học quá
nhiều, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân bón này gây ô nhiễm m ôi
trường đất, môi trường nước và ảnh hưởng nhiều đến sinh vật cũng như con người.
Bên cạnh đó, việc tận dụng bùn hầm cầu đã qua xử lý làm phân bón ở nước ta chưa

thật sự phổ biến. Nông dân thường sử dụng trực tiếp bùn hầm cầu chưa qua xử lý để
bón trực tiếp lên rau trồng, còn lại thì đổ ngoài cống rãnh, gây ô nhiễm môi trường.
Bùn hầm cầu là một nguồn phân hữu cơ quý báu và an toàn mà từ trước tới nay chúng
ta đã không tận dụng hợp lý cho mục đích nông nghiệp.
Trước thực trạng trên, đề tài “Xử lý hỗn hợp bùn hầm cầu thành phân bón compost”
được đặt ra nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của hỗn hợp vi sinh vật: Bacillus subtilis,
Actinomycetes sp, Aspergillus niger lên bùn hầm cầu thông qua sự thay đổi các chỉ tiêu
hóa sinh trong các lô thí nghiệm. Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm: khảo sát các chỉ
tiêu sinh hóa có trong hỗn hợp bùn hầm cầu và so sánh với tiêu chuẩn quy định sử
dụng chất thải rắn làm phân bón của Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Việt Nam.
Qua khảo sát thí nghiệm, chúng tôi có thể chọn ra thời điểm ủ phân và hàm lượng
hỗn hợp vi sinh vật thích hợp để phân hủy bùn hầm cầu làm phân bón. Bùn hầm cầu
sau khi được xử lý bằng phương pháp ủ hiếu khí với hỗn hợp vi sinh: Bacillus subtilis,
Aspergillus niger, Actinomycetes sp sẽ đảm bảo các tiêu chuẩn làm phân bón trong
nông nghiệp mà không gây ô nhiễm môi trường.





Luận văn cao học Mục lục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Công tác quản lý chất thải rắn (CTR) 4
1.1.1. Tình hình quản lý chất thải rắn ở TPHCM 4
1.1.2. Hiện trạng xử lý bùn hầm cầu tại TPHCM 6

1.2. Nghiên cứu trong nước và ngoài nước 7
1.2.1. Nghiên cứu trong nước 8
1.2.2. Nghiên cứu ngoài nước 12
1.3. Xử lý chất thải hữu cơ thành phân compost 13
1.3.1. Giới thiệu về ủ bùn hầm cầu làm phân bón compost 13
1.3.2. Nhóm vi sinh vật bổ sung vào quá trình ủ bùn hầm cầu 15
1.3.2.1. Bacillus subtilis 15
1.3.2.2. Aspergillus niger 16
1.3.2.3. Actinomycetes.sp 17
1.3.3. Các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật trong bùn hầm cầu 19
1.3.4. Nhu cầu dinh dưỡng cho sự phát triển của vi sinh vật 20
1.4. Điều kiện môi trường ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost 22
1.4.1. Các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost 23
1.4.1.1. Nhiệt độ 23
1.4.1.2. Độ ẩm 25
1.4.1.3. Kích thước hạt 26
1.4.1.4. Độ xốp 27
1.4.2. Các phản ứng hóa sinh diễn ra trong quá trình phân hủy hữu cơ 27
1.4.3. Kích thước và hình dạng hệ thống ủ phân hữu cơ 29


Luận văn cao học Mục lục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
1.4.4. Các yếu tố hóa sinh ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost 30
1.4.4.1. Tỉ lệ C:N 30
1.4.4.2. Oxy 32
1.4.4.3. Nguồn dinh dưỡng 33
1.4.4.4. Độ pH 33
1.4.5. Chất lượng phân hữu cơ compost 33
1.4.6. Vai trò của phân hữu cơ compost trong nông nghiệp 35

1.4.7. Mục đích, lợi ích và hạn chế của quá trình chế biến phân hữu cơ compost 37
1.4.7.1. Mục đích và lợi ích của quá trình làm phân hữu cơ compost 37
1.4.7.2. Những hạn chế của quá trình làm phân hữu cơ compost 38
CHƯƠNG 2 :VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 39
2.1. Quy trình xử lý bùn hầm cầu thành phân compost 40
2.2. Vật liệu – địa điểm thí nghiệm 40
2.3. Thiết kế thí nghiệm xử lý bùn hầm cầu ở điều kiện hiếu khí 40
2.3.1. Mục đích chọn đối tượng vi sinh vật nghiên cứu 40
2.3.2. Thiết kế thí nghiệm 40
2.4. Thiết bị và hóa chất thí nghiệm 42
2.5. Phương pháp khảo sát các chỉ tiêu hóa lý trong bùn hầm cầu 43
2.5.1. Xác định độ ẩm 43
2.5.2. Xác định độ pH 44
2.5.3. Xác định chất hữu cơ bằng phương pháp so màu (theo Grham) 44
2.5.4. Xác định chất rắn tổng cộng, chất rắn bay hơi và hàm lượng tro 45
2.5.4.1. Xác định chất rắn tổng số (TS – Total Solid) 45
2.5.4.2. Xác định chất rắn bay hơi (VS – Volatile Solid) 45
2.5.4.3. Xác định hàm lượng tro 45
2.5.5. Xác định nitơ tổng số (Phương pháp Kjedahl) 45
2.5.6. Xác định các thành phần khoáng : Cu, Fe, Mn, Ca, Mg, Na, Zn. 47
2.5.7. Phương pháp phân tích thống kê 47


Luận văn cao học Mục lục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM – BIỆN LUẬN 48
3.1. Xác định số lượng vi sinh vật trước khi bổ sung vào bùn hầm cầu 49
3.2. Các chỉ tiêu hoá lý trong bùn hầm cầu trước khi ủ hiếu khí với hỗn hợp vi
sinh vật 49
3.3. Khảo sát nhiệt độ trong các lô thí nghiệm 50

3.4. Khảo sát độ pH trong các lô thí nghiệm 52
3.5. Khảo sát độ ẩm trong các lô thí nghiệm 54
3.6. Khảo sát hàm lượng nitơ tổng số trong các lô thí nghiệm 55
3.7. Khảo sát hàm lượng phospho và kali trong các lô thí nghiệm 57
3.8. Khảo sát hàm lượng carbon tổng số trong các lô thí nghiệm 60
3.9. Khảo sát hàm lượng chất hữu cơ (Organic matter - OM) trong các lô thí
nghiệm 62
3.10. Khảo sát hàm lượng chất rắn bay hơi (Volatile solid - VS) trong các lô thí
nghiệm 64
3.11. Khảo sát hàm lượng tro trong các lô thí nghiệm 66
3.12. Kết quả thí nghiệm tối ưu 68
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 71
4.1. Kết luận 72
4.2. Đề nghị 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC








Luận văn cao học Danh mục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT


Bộ NNPTNT: Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn

CT: công thức
CTR: chất thải rắn
DS (Dissolve Solid): chất rắn hòa tan
ĐBSCL: đồng bằng sông Cửu Long
EM (Effective Microoganisms): vi sinh vật hữu hiệu
HTL: hòa tan lân
PCR (Poly Chain Reaction): phản ứng chuỗi trùng hợp hay phản ứng khuếch đại gen
PSM – phosphate solubilizing microorganisms: vi sinh vật hòa tan lân
TPHCM: thành phố Hồ Chí Minh
TS (Total Solid): chất rắn tổng số
VS (Volatile Solid): chất rắn bay hơi
XLCT: xử lý chất thải

Luận văn cao học Danh mục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Tỷ lệ gia tăng chất thải rắn sinh hoạt từ năm 1992 - 2009 5

Bảng 1.2: Các chất nhận điện tử trong các phản ứng của vi sinh vật 19

Bảng 1.3: Chức năm sinh lý của nguyên tố vi lượng 20

Bảng 1.4: Chức năm sinh lý của nguyên tố vi lượng 21

Bảng 1.5: Phân loại vi sinh vật theo nguồn carbon và nguồn năng lượng 22

Bảng 1.6: Khoảng nhiệt độ của các nhóm vi sinh vật 23

Bảng 1.7: tỉ lệ C:N theo thời gian phân hủy 31

Bảng 1.8: Hàm lượng nitơ và tỉ lệ C:N trong các loại chất thải 31

Bảng 1.9: Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí 34

Bảng 3.1: Số lượng vi sinh vật trong 1 gam môi trường bán rắn 49

Bảng 3.2: Một số chỉ tiêu dinh dưỡng khảo sát có trong bùn hầm cầu trước khi ủ 49

Bảng 3.3: Kết quả khảo sát nhiệt độ 50

Bảng 3.4: Diễn biến nhiệt độ trong các khối ủ 50

Bảng 3.5: Kết quả khảo sát pH trong các khối ủ 52

Bảng 3.6: Kết quả khảo sát độ ẩm trong các khối ủ 54

Bảng 3.7: Kết quả khảo sát hàm lượng nitơ tổng số trong các khối ủ 55

Bảng 3.8: Kết quả khảo sát phospho trong các khối ủ 57

Bảng 3.9: Kết quả khảo sát kali trong các khối ủ 59

Bảng 3.10: Kết quả khảo sát hàm lượng carbon tổng số trong các khối ủ 60

Bảng 3.11: Tỉ lệ C:N trong các khối ủ 61


Luận văn cao học Danh mục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

Bảng 3.12: Kết quả khảo sát hàm lượng chất hữu cơ trong các khối ủ 63
Bảng 3.13: Kết quả khảo sát chất rắn bay hơi trong các khối ủ 64
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát hàm lượng tro trong các khối ủ 66
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát các chi tiêu được xác định ở ngày thứ 20 68
Bảng 3.16: So sánh kết quả thí nghiệm với phân bón Ami-Ami của công ty Ajinomoto
69
Bảng 3.17: So sánh điều kiện ủ bùn hầm cầu từ thí nghiệm với phương pháp ủ của
công ty phân bón Hòa Bình 69
Bảng 3.18: Bảng ước tính chi phí xử lý 1 tấn bùn hầm cầu thành phân bón 70

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cơ sở duy nhất tiếp nhận bùn hầm cầu Hòa Bình của TPHCM 7

Hình 1.2: Công đoạn lọc, xử lý để cho ra nước sạch tại nhà máy xử lý chất thải hầm
cầu Hòa Bình 8

Hình 2.1: Máy cất đạm Parnas - Wargner 43

Hình 3.1: Khảo sát nhiệt độ phân ủ bằng nhiệt kế 51


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1: Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân 24

Sơ đồ 1.2: Sơ đồ hệ thống sản xuất phân hữu cơ liên tục 26

Sơ đồ 2.1: Quy trình xử lý bùn hầm cầu thành phân bón bằng hỗn hợp vi sinh 40







Luận văn cao học Danh mục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1: Diễn biến khối lượng CTR sinh hoạt tại TPHCM từ 1992 - 2009 6

Biểu đồ 3.1: Sự thay đổi độ pH trong khối ủ theo thời gian 53

Biểu đồ 3.2: Sự thay đổi độ ẩm trong các khối ủ theo thời gian 54

Biểu đồ 3.3: Sự thay đổi hàm lượng phospho trong các khối ủ theo thời gian 57

Biểu đồ 3.4: Sự thay đổi hàm lượng kali trong các khối ủ theo thời gian 59

Biểu đồ 3.5: Sự thay đổi hàm lượng carbon trong các khối ủ theo thời gian 60

Biểu đồ 3.6: Sự thay đổi tỉ lệ C:N trong các khối ủ theo thời gian 62

Biểu đồ 3.7: Sự thay đổi chất hữu cơ trong các khối ủ theo thời gian 63

Biểu đồ 3.8: Sự thay đổi hàm lượng chất rắn bay hơi trong các khối ủ theo thời gian
64

Biểu đồ 3.9: Sự thay đổi hàm lượng tro trong các khối ủ theo thời gian 67


DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Đồ thị 1.1: Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ hiếu khí 28

Đồ thị 3.1: Sự thay đổi nhiệt độ diễn ra trong khối ủ hiếu khí 51

Đồ thị 3.2: Sự thay đổi hàm lượng nitơ trong các khối ủ theo thời gian 56

Luận văn cao học 3 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung





CHƯƠNG 1 :
TỔNG QUAN TÀI LIỆU




Luận văn cao học 4 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

1.1. Công tác quản lý chất thải rắn (CTR)
1.1.1 . Tình hình quản lý chất thải rắn (CTR) ở thành phố Hồ Chí Minh
Ở nước ta, cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, các ngành sản xuất kinh doanh,
dịch vụ ở các đô thị - khu công nghiệp được mở rộng và phát triển nhanh chóng, một
mặt góp phần tích cực cho sự phát triển kinh tế của đất nước, mặt khác tạo ra một khối
lượng chất th
ải ngày càng lớn (bao gồm chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, chất
thải y tế…). Việc thải bỏ một cách bừa bãi các chất thải không hợp vệ sinh ở các đô thị
- khu công nghiệp là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường, làm phát sinh dịch
bệnh, ảnh hưởng đến sức khỏe và cuộc sống con người.
Nguy cơ ô nhiễm môi trường do chất thải gây ra đang trở thành vấn đề cấp bách đối

v
ới hầu hết các đô thị trong nước, trong khi đó công tác quản lý chất thải ở các đô thị -
khu công nghiệp còn rất yếu kém. Theo Báo cáo Diễn biến Môi trường Việt Nam năm
2004 của World Bank, lượng chất thải phát sinh tại Việt Nam ước tính khoảng 15 triệu
tấn/năm. Trong thập kỷ tới, tổng lượng chất thải phát sinh được dự báo sẽ tiếp tục tăng
nhanh. Các khu vực đô thị chiếm khoảng 24% dân số cả nước nhưng lại chiếm hơn
50% tổng lượng chất thải phát sinh và ước tính trong những năm tới, lượng chất thải
sinh hoạt phát sinh khoảng 60%, trong khi chất thải công nghiệp sẽ tăng 50% và chất
thải độc hại sẽ tăng gấp 3 lần so với hiện nay [8].
Thành phố Hồ Chí Minh có diện tích 2.095,01 km
2
, dân số 7.123.340 người (theo
kết quả điều tra dân số chính thức ngày 1 tháng 4 năm 2009) phân bố tại 24 quận
huyện; nơi tập trung 12 khu công nghiệp, 3 khu chế xuất và 2 khu công nghệ cao với
hơn 800 nhà máy riêng lẻ, 15.000 cơ sở sản xuất vừa và nhỏ, 126 bệnh viện nhà nước,
145 bệnh viện tư nhân - trung tâm chuyên khoa, trung tâm y tế và hơn 800 phòng khám
tư nhân , hiện đang phát thải mỗi ngày khoảng 6.000 tấn CTR đô thị (2009) bao gồm
CTR sinh hoạt trong các c
ơ sở công nghiệp và chất thải công nghiệp không nguy hại,
700 – 1.100 tấn chất thải xây dựng, hơn 1000 tấn CTR công nghiệp: trong đó 120 –
150 tấn CTR nguy hại, khoảng 13 tấn CTR y tế (số liệu của công ty Môi trường Đô thị
TPHCM năm 2009).
Luận văn cao học 5 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

Việc ứng dụng các công nghệ tái chế chất thải để tái sử dụng còn rất hạn chế, chưa
được tổ chức và quy hoạch phát triển. Các cơ sở tái chế rác thải có quy mô nhỏ, công
nghệ lạc hậu, hiệu quả tái chế còn thấp và quá trình hoạt động cũng gây ô nhiễm môi
trường. Hiện chỉ có một phần nhỏ rác thải (khoảng 1,5-5% tổng lượng rác thải trên toàn

thành phố) được chế
biến thành phân bón vi sinh và chất mùn với công nghệ hợp vệ
sinh. Giải quyết vấn đề chất thải là một bài toán phức tạp từ khâu phân loại chất thải,
tồn trữ, thu gom đến việc vận chuyển, tái sinh, tái chế và chôn lấp [8]; [9]
Biện pháp xử lý CTR hiện nay chủ yếu là chôn lấp nhưng chưa có bãi chôn lấp
CTR nào đạt tiêu chuẩn kỹ thuật vệ sinh môi trường. Các bãi chôn lấp CTR vẫn còn
gây ô nhiễm môi trường đất, nướ
c và không khí.
Bảng 1.1: Tỷ lệ gia tăng chất thải rắn sinh hoạt từ năm 1992 - 2009
Năm
Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh Tỷ lệ gia tăng
chất thải hàng
năm (%)
(tấn/năm) (tấn/ngày)
1992 424.807 1.164

1993 562.227 1.540 32,35
1994 719.889 1.972 28,04
1995 978.084 2.680 35,87
1996 1.058.488 2.900 8,22
1997 983.811 2.695 -7,06
1998 939.943 2.575 -4,46
1999 1.066.272 2.921 13,44
2000 1.172.958 3.214 10,01
2001 1.369.358 3.752 16,74
2002 1.568.477 4.297 14,54
2003 1.662.849 4.556 6,02
2004 1.763.866 4.833 6,07
2005 1.744.976 4.781 -1,07
2006 1.888.199 5.173 8,21

2007 1.954.236 5.354 3,50
2008 2.021.330 5.537 3,40
2009 2.171.830 5.950 7,45
(Nguồn: tổng hợp từ số liệu của Công ty Môi trường Đô thị Thành phố Hồ Chí Minh)

Luận văn cao học 6 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung


Biểu đồ 1.1: Diễn biến khối lượng CTR sinh hoạt tại TPHCM từ 1992 – 2009
1.1.2. Hiện trạng xử lý bùn hầm cầu tại thành phố Hồ Chí Minh
Trong giai đoạn tiếp quản Công ty Môi trường Đô thị từ Sở Giao thông Công chánh
vào năm 2003, Sở Tài nguyên Môi trường chỉ tập trung vào công tác quản lý nhà nước
trong lĩnh vực thu gom, vận chuyển và xử lý các loại chất thải sinh hoạt, công nghiệp
nguy hại và y tế. M
ột thời gian dài, chất thải bùn hầm cầu vẫn không có hướng quản lý
cụ thể, trong khi mỗi ngày, cư dân sinh sống tại TP.HCM đều đặn thải loại ra khoảng
500 tấn.
Cho đến nay, chỉ có duy nhất cơ sở sản xuất phân bón Hòa Bình tiếp nhận toàn bộ
bùn hầm cầu trên địa bàn toàn thành phố. Cơ sở sản xuất phân bón Hòa Bình hoạt động
từ năm 1987 đến nay và hiện đang tiếp nhận, x
ử lý chất thải hầm cầu để chế biến thành
phân bón. Mỗi ngày, tiếp nhận khoảng 75 - 80% loại chất thải này của toàn thành phố,
tức khoảng 2/3 khối lượng bùn hầm cầu. Số còn lại, các đơn vị tư nhân tự ý đổ bỏ vào
hệ thống kênh rạch, hố ga thoát nước ở khu vực ngoại ô [1]; [5].
Theo Trung tâm y tế dự phòng: "Công ty xử lý chất thải Hòa Bình nhiều năm qua
đã góp phần rấ
t lớn trong việc thu gom, xử lý chất thải bùn hầm cầu của các hộ dân
thành phố tránh được tình trạng các xe chuyên chở bùn hầm cầu đổ xuống ao cá, sông,

rạch, ao rau muống làm phát tán mầm bệnh gây dịch bệnh nguy hiểm cho cộng đồng
dân cư thành phố vì trong phân người có chứa các vi khuẩn gây bệnh như: tiêu chảy, tả,
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Luận văn cao học 7 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

lị, trực khuẩn, thương hàn, viêm gan siêu vi, bại liệt và ký sinh trùng đường ruột". Hiện
nay, các hộ dân ngoại thành vẫn có thói quen sử dụng trực tiếp bùn hầm cầu (chưa qua
xử lý) làm phân bón cho các loại rau xanh dùng hằng ngày.

Hình 1.1: Cơ sở duy nhất tiếp nhận bùn hầm cầu Hòa Bình của TPHCM
Nếu khoảng 500 tấn chất thải bùn hầm cầu trong một ngày thải đổ xuống ao rau
muống, ao cá, sông rạch hoặc dùng làm phân bón do các xe hút hầm cầu tháo đổ sẽ dễ
lan tràn vào môi trường nước và thực phẩm, nguy cơ phát triển thành dịch bệnh là điều
không tránh khỏi. Khi bùn hầm cầu được tưới, bón trực tiếp, các vi khuẩn, ký sinh
trùng sẽ bám vào rau. Quy trình r
ửa rau bình thường không thể loại bỏ được, bởi chúng
có kích thước nhỏ, nằm lọt trong các kẽ và gân lá, nên rất khó bị rửa trôi, ngay cả rửa
dưới vòi nước đang xả.
Nghiên cứu cuối năm 2008 của Trung tâm Y tế dự phòng TP.HCM cho thấy, có
97% mẫu rau dùng ăn sống có nhiễm ký sinh trùng như bào nang amip, trứng giun đũa,
giun móc… Ngoài ra, Chi cục Bảo vệ Môi trường cũng đã phát hiện nguồn nước ngầm
có vi khuẩn E.coli mà nguyên nhân có thể
do bón phân tươi trực tiếp [1]; [5].
1.2. Nghiên cứu trong nước và ngoài nước
Từ những năm 1975 trở lại đây, phân hoá học được sử dụng rộng rãi với khối lượng
lớn. Nhưng việc tuyên truyền, hướng dẫn sử dụng còn chưa được chú ý đúng mức.
Người nông dân sử dụng phân bón rất tùy tiện nên hệ số sử dụng phân bón không cao,
Luận văn cao học 8 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

cây trồng dễ bị sâu bệnh phá hoại, chất lượng nông sản thấp, gây ô nhiễm môi
trường
Các biện pháp tác động để hướng tới mục tiêu "nông nghiệp bền vững" là bảo vệ và
cải thiện một cách bền vững độ phì tự nhiên của đất, trong đó biện pháp ổn định hàm
lượng hữu cơ trong đất là rất quan trọng vì nó không những làm cho đất tơi xốp mà còn
tăng cường khả
năng giữ ẩm, giữ chất dinh dưỡng và giảm các yếu tố độc hại cho đất.
Thiết lập một hệ thống quản lý dinh dưỡng tổng hợp mà trong đó dinh dưỡng từ nguồn
cung cấp như phân hữu cơ, phân vi sinh, đảm bảo cung cấp đầy đủ về lượng, cân đối
về tỷ lệ tại từng thời điểm theo nhu cầu sinh trưởng của cây trồ
ng nhằm khai thác hợp
lý khả năng của hệ sinh thái.
1.2.1. Nghiên cứu trong nước
Theo nghiên cứu của tác giả Dương Minh Viễn và Võ Thị Gương (2005) trên bã
bùn mía, xác mía… được xử lý thành phân hữu cơ vi sinh, sau đó được bón trở lại đất
phèn vùng trồng mía nguyên liệu chính ở ĐBSCL nhằm cải thiện độc chất nhôm (Al)
và dinh dưỡng lân. Trên đất phèn, hàm lượng nhôm (Al) hoạt động, nhôm (Al) trao đổi,
nhôm (Al) hòa tan cũng như các thành phần nhôm (Al) khác như nhôm (Al) liên kết
với hữu c
ơ đều giảm đáng kể cùng với tăng lượng bón phân bã bùn mía. Hầu hết Pi dễ
tiêu trong phân bã bùn sau khi bón đều chuyển sang Al-Pi và Fe-Pi. Phân bã bùn mía
có khả năng phòng trừ bệnh sinh học và hỗ trợ dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo độ phì
nhiêu của đất, cải thiện được sinh trưởng của rễ bắp trồng trên nền đất phèn nhờ giảm
độc chất nhôm (Al). Kết quả ban đầu cho thấy sử dụng phân bã bùn mía kết hợ
p với
phân N-P-K có thể tiết kiệm một lượng đáng kể phân vô cơ cho cây mía trên đất phèn
so với cách bón truyền thống của nông dân. Ngoài ra, phân hữu cơ vi sinh đã được thử

nghiệm trong quá trình sản xuất rau màu, cây ăn trái ở tỉnh Lâm Đồng và một số tỉnh
ĐBSCL cho năng suất và hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí so với dùng phân hóa học.
Công ty Phân bón Hóa chất Cần Thơ đang ứng dụng qui trình sản xuất phân hữu cơ vi
sinh từ bã bùn mía để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, chuẩn bị bán ra thị trường. Đây là
Luận văn cao học 9 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

qui trình do Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ,
nghiên cứu và chuyển giao [11].
Hai loại sản phẩm phân bón vi sinh Biogro (dùng bón qua rễ và bón qua lá) của
Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng Phân bón Vi sinh (Barc) thuộc trường Đại học
Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội được các hội đồng khoa học nghiệm thu đánh giá cao, cho
phép sản xuất và đưa vào sử dụng trong sản xuất nông nghiệp với nhiều loại cây trồng
đa dạng. Biogro đã đượ
c nông dân nhiều nơi sử dụng có hiệu quả trong nhiều năm qua,
đặc biệt là các vùng sản xuất rau sạch, rau an toàn. Biogro được tạo thành từ chế phẩm
vi sinh chọn lọc và cơ chất hữu cơ đã được xử lý. Thành phần của phân vi sinh Biogro
bón qua rễ gồm có: 1,0 x 10
6
-10
7
(CFU/g) vi sinh vật cố định đạm; 4,0 x 10
6
-10
7

(CFU/g) vi sinh vật phân giải lân và trên 8,4% chất mang bao gồm các chất hữu cơ đã
được xử lý như bùn rác, than bùn. Tác dụng của phân vi sinh Biogro: dùng phân vi sinh
có thể thay thế được 50-100% lượng phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng). Thực

tế sản xuất cho thấy 01 tấn phân vi sinh thay thế cho 10 tấn phân chuồng, 1kg đạm vi
sinh thay thế cho 1kg đạm urê. Bón phân vi sinh làm cho cây khỏe hơn, sinh trưởng
nhanh hơn, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt hơn, năng suất cây trồ
ng có thể tăng từ
25-30%, chất lượng tốt hơn, mẫu mã đẹp hơn. Phân vi sinh có thể tiết kiệm được nhiều
chi phí do giá thành thấp, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun và lượng thuốc bảo
vệ thực vật nên hạ được giá thành sản phẩm, tăng thêm thu nhập cho nông dân. Do bón
phân vi sinh nên sản phẩm an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm,
khả năng giữ ẩm tốt hơ
n, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt
động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn, cây dễ hấp thu chất dinh dưỡng hơn [1].
Các trang trại chăn nuôi gà, lợn thường gây ô nhiễm, ảnh hưởng tới khu vực dân cư
lân cận. Để giải quyết tình trạng này, các chuyên gia thuộc Viện Sinh học Nhiệt đới đã
sử dụng biện pháp sinh học làm giảm mùi hôi, đồng thời sản xuất phân bón chất lượng
cao từ phân và nước thải. Từ năm 2003, tác giả Võ Thị Hạnh - Phòng Vi sinh ứng
dụng, cùng cộng sự đã nghiên cứu sản xuất VEM - chế phẩm dạng lỏng có chứa tập
đoàn vi sinh vật hữu ích như vi khuẩn lactic, Bacillus, nấm men và vi khuẩn quang
Luận văn cao học 10 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

dưỡng. Tất cả những vi sinh vật trên đều do nhóm nghiên cứu phân lập và chọn lọc,
chịu được điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng Việt Nam, do vậy không phải phụ thuộc
vào nguồn giống vi sinh của nước ngoài. Sau khi cho ra đời VEM vào cuối năm 2004,
nhóm nghiên cứu đã pha loãng chế phẩm này với nước ở tỷ lệ 1/1000 rồi cho 4.000 con
gà tại trang trại Trung Hậu - Bình Dương uống hằng ngày. Ngoài ra 200 con lợn cũng
được uống VEM pha loãng với tỷ lệ 1/500. Thời gian thử nghiệm kéo dài một tháng.
Kết quả cho thấy, vi sinh vật đã phân hủy thức ăn trong hệ tiêu hóa gia súc và giảm
thiểu mùi hôi gia súc khi thải phân ra ngoài. Hơn nữa, các chủng vi sinh còn giúp giảm
lượng thức ăn tiêu tốn, chẳng hạn những con gà được uống VEM hằng ngày có tỷ lệ

tiêu tốn thức ăn là 1,80 so với những con không được uống VEM (1,88). Không dừng
lại ở thành công trên, nhóm nghiên cứu ti
ếp tục xử lý nguồn phân chuồng, biến chất
thải này thành phân bón hữu cơ vi sinh. Ở công đoạn này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng
BIO-F, chế phẩm chứa các vi sinh vật do nhóm phân lập và tuyển chọn: xạ khuẩn
Streptomyces sp, nấm mốc Trichoderma sp và vi khuẩn Bacillus sp. Những vi sinh vật
trên có tác dụng phân hủy nhanh các hợp chất hữu cơ trong phân lợn, gà và bò (protein
và cellulose), làm mất mùi hôi. Trước đó, chế phẩm BIO-F đã được sử
dụng để sản
xuất thành công phân bón hữu cơ vi sinh từ bùn đáy ao, vỏ cà phê và xử lý rác thải sinh
hoạt [1].
Tác giả Trần Kim Quy và nhóm cộng sự (2008) đã nghiên cứu thành công quy trình
xử lý rác sinh hoạt và chất thải công nghiệp chế biến thực phẩm để sản xuất ra phân
hữu cơ có chất lượng cao (phân compost). Theo tác giả cho biết toàn bộ quy trình công
nghệ phải trải qua nhiều công đoạn: từ khử mùi, phân giải rác đến
ủ phân… Đầu tiên là
nhóm nghiên cứu đã điều chế ra một chế phẩm mang tên OCM gồm có các giống vi
sinh Lactobacillus và Thiobacillus dùng để khử mùi hôi của rác sau khi được đưa về cơ
sở sản xuất. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm cho thấy chế phẩm OCM với nồng độ 1%
đã khử hết mùi hôi của rác. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã tìm ra giải pháp đưa bùn hầm
cầu và bùn ống cống vào ủ
chung với rác thải sinh hoạt giúp cho vi sinh vật phân giải
phát triển mạnh, nhằm phân hủy nhanh rác. Việc tận dụng bùn hầm cầu và bùn cống
Luận văn cao học 11 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

cũng góp phần làm giảm tình trạng ô nhiễm môi trường của hai loại bùn này. Để rút
ngắn tối đa thời gian ủ rác, nhóm nghiên cứu đã khảo sát, tuyển chọn, nuôi cấy, điều
chế ra một chế phẩm vi sinh vật phân giải rác. Đó là các chủng xạ khuẩn ưa nhiệt

Streptomyces, các chủng nấm mốc và nấm sợi Aspergillus niger, Trichoderma reesei.
Chế phẩm này giúp cho thời gian ủ phân compost từ 50-60 ngày trước đây giả
m xuống
chỉ còn 20 ngày, bằng với thời gian ủ ngắn nhất mà hiện nay thế giới đạt được. Sau
cùng, để cải thiện chất lượng của phân compost, nhóm nghiên cứu đã áp dụng giải
pháp bổ sung vào các chất thải rắn của lĩnh vực chế biến thực phẩm. Để có thể bổ sung
được các chất này vào rác, nhóm nghiên cứu cũng đã xây dựng được một quy trình
công nghệ để xử
lý các chất thải từ các lò giết mổ gia súc, gia cầm, thủy hải sản
(xương, sừng, lông, móng, ruột cá…) và chất thải từ nhà máy sản xuất dầu thực
vật…Đặc biệt, nhóm nghiên cứu còn tiến hành đo, kiểm tra, đánh giá mức độ ô nhiễm
không khí tại khu vực sản xuất phân hữu cơ. Nhóm đã đo đạc các thông số như: hàm
lượng bụi, hàm lượng NH
3
, SO
2
, H
2
S, kiểm tra mầm bệnh vi sinh vật Salmonella,
Coliform, E.coli…kết quả cho thấy nồng độ bụi, NH
3
, SO
2
, H
2
S điều dưới mức tối đa
theo tiêu chuẩn Việt Nam và cũng không phát hiện Salmonella, Coliform, E.coli
…trong vùng không khí nơi ủ rác. Với giải pháp công nghệ vừa nêu trên, nhóm nghiên
cứu đã đạt được mục tiêu xử lý rác thải sinh hoạt, rác được phân giải hoàn toàn trong
thời gian ngắn nhất 20 ngày, thành phần hữu cơ đạt tiêu chuẩn của ngành nông nghiệp

Việt Nam. Theo tính toán bước đầu, ước tính giá thành của phân hữu cơ này khoảng
535.000 đồng/tấ
n, chỉ bằng 1/3 giá phân hữu cơ nhập ngoại [1].
Lâu nay, các phụ phẩm (bã mía, bùn lọc và ván bọt nước) của các nhà máy đường ở
nước ta vẫn là nguồn thải gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe của công
nhân và người dân vùng lân cận. Mỗi nhà máy đường với công suất 1000 tấn mía/ngày
sẽ thải ra 250 tấn bã, 25 tấn bùn lọc, 80% lượng bã mía này được sử dụng trực tiếp đốt
lò để sinh ra 5 tấn tro và 50 tấ
n bã dư. Trong thành phần các chất gây ô nhiễm môi
trường này lại có rất nhiều chất hữu cơ và các chất mà chính cây mía đã lấy từ đất.
Năm 2007, Lê Văn Tri cùng các cộng sự đã nghiên cứu công nghệ sản xuất phân bón
Luận văn cao học 12 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

hữu cơ vi sinh Fitohoocmon từ nguồn phế thải, phụ phẩm nhà máy đường. Đây là lần
đầu tiên nhóm đã phân lập, phân loại và định danh được các chủng vi sinh vật cố định
nitơ cộng sinh ở cây mía Việt Nam nhờ sử dụng các phương pháp hiện đại như: kính
hiển vi điện tử, xác định cấu trúc gen. Từ cây phát sinh chủng loại, công trình đã tìm
thấy chủng vi sinh vật rất gần gũi vớ
i Paenibacillus polymyxa. Dựa trên các phân tích
về trình tự gen rRNA 16s, cây chủng loại phát sinh và các đặc tính sinh lý, sinh hóa đã
được khảo sát, công trình đã xác định chủng loại này thuộc loài Paenibacillus
polymyxa - đây là nhóm vi sinh vật có ý nghĩa to lớn trong việc sản xuất phân bón sinh
học cho cây mía. Công trình đã được Cục Sở hữu Trí tuệ cấp bằng độc quyền sáng chế
số 4887 [1].
1.2.2. Nghiên cứu ngoài nước
J.D.W. Adams và L.E Frostick (2009) đã nghiên cứu về sinh khối, hoạt động và sự
đa dạng c
ủa các loại vi khuẩn trong các luống ủ phân compost. Vi khuẩn được khảo sát

ở các điều kiện khác nhau: O
2
, pH, chất rắn bay hơi, độ ẩm, hoạt động hô hấp của vi
khuẩn. Vi khuẩn khảo sát sẽ được giải trình tự bằng phương pháp PCR (polymerase
chain reaction) để định danh [15].
Tại nhiều quốc gia trên thế giới, một số nghiên cứu trong thời gian vừa qua đã chỉ
ra nhiều vi sinh vật có khả năng đa hoạt tính sinh học, trong đó có nhiều vi sinh vật có
khả năng tạo nguồn dinh dưỡng cho cây, sinh tổ
ng hợp các chất kích thích sinh trưởng
thực vật đồng thời cũng có khả năng ức chế một số vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây
trồng.
Một số nghiên cứu khác cũng đã chứng minh chế phẩm tổng hợp bao gồm nhiều
nhóm vi sinh vật khác nhau có tác dụng tốt hơn so với từng loại riêng rẽ, trong đó
nhiều sản phẩm là phân bón vi sinh vật nhưng lại có tác dụng hạn chế
bệnh vùng rễ cây
trồng do vi khuẩn hoặc nấm bệnh gây nên.
Những năm gần đây ở nước ta đang tiến hành khảo nghiệm chế phẩm EM của Giáo
sư người Nhật - Teruo Higa. Chế phẩm này được đặt tên là vi sinh vật hữu hiệu
(effective microoganisms - EM). Đây là chế phẩm trộn lẫn một nhóm các loài vi sinh
vật có ích trong đó có vi khuẩn lactic, một số nấm men, xạ khuẩn, vi khuẩn quang
Luận văn cao học 13 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

hợp… Tại hội nghị đánh giá kết quả sử dụng EM tại Thái Lan tháng 11/1989, các nhà
khoa học đã đánh giá tác dụng tốt của EM như sau [1]:
- Cải tạo hóa tính và đặc tính sinh học của đất;
- Làm giảm mầm mống sâu bệnh trong đất;
- Tăng hiệu quả của phân bón hữu cơ;
- Cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt, cho năng suất cao, phẩm chất nông sản tốt;

- Hạn chế sâu bệ
nh hại cây trồng;
- Góp phần làm sạch môi trường;
- Chế phẩm EM còn được sử dụng trong chăn nuôi gia súc, làm tăng hệ vi sinh vật
trong đường ruột, làm tăng sức khỏe, giảm mùi hôi của phân;
- EM còn được dùng để làm sạch môi trường nước thủy sản.
1.3. Xử lý chất thải hầm cầu thành phân compost
1.3.1. Giới thiệu về ủ bùn hầm cầu làm phân compost
Bùn hầm cầu bao gồm phân, giấy vệ sinh, phụ gia carbon và chất thả
i thực phẩm, là
nơi vi khuẩn hiếu khí và nấm phân hủy chất thải. Các sản phẩm cuối cùng kết quả là
một nguyên liệu ổn định giống như đất được gọi là chất mùn.
Ủ phân compost là phương pháp hiệu quả trong việc phá vỡ các chất hữu cơ thành
sản phẩm cuối có lợi cho đất và cây trồng. Chất hữu cơ bị phân hủy hiếu khí dưới tác
dụng của vi sinh v
ật. Các vi sinh vật này tiêu thụ oxy và sử dụng các dưỡng chất bao
gồm: carbon, nitơ, phospho và kali có trong chất hữu cơ. Các chất dinh dưỡng bị phân
hủy bởi vi sinh vật sẽ sản sinh ra nhiệt, phóng thích CO
2
và hơi nước, làm trọng lượng
của phân giảm một nữa so với ban đầu. Kết quả của quá trình ủ phân là sự hình thành
nên chất mùn, một dạng chất hữu cơ có cấu trúc xốp, độ ẩm thấp và không gây hại cho
đất. Nếu trong quá trình ủ đảm bảo nhiệt độ cao tối ưu thì các vi sinh vật gây bệnh sẽ bị
tiêu diệt [8].
Luận văn cao học 14 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung


Hình 1.2: Công đoạn lọc, xử lý để cho ra nước sạch tại

nhà máy XLCT hầm cầu Hòa Bình
Lịch sử quá trình ủ phân compost đã có từ rất lâu, ngay từ khi khai sinh nông
nghiệp hàng nghìn năm trước Công nguyên. Cách đây 3.000 năm trước Công nguyên,
Ai Cập được xem là quốc gia sử dụng phân compost trong nông nghiệp đầu tiên trên
thế giới. Người Trung Quốc đã ủ chất thải từ cách đây 4.000 năm, người Nhật đã sử
dụ
ng compost làm phân bón trong nông nghiệp từ nhiều thế kỷ. Tuy nhiên đến năm
1943, quá trình ủ phân compost mới được nghiên cứu một cách khoa học và báo cáo
bởi giáo sư người Anh Albert Howard thực hiện tại Ấn Độ. Đến nay đã có nhiều tài
liệu viết về quá trình ủ phân compost và nhiều mô hình công nghệ ủ phân compost quy
mô lớn được phát triển trên thế giới. Phân compost là sản phẩm giàu chất hữu cơ và có
hệ vi sinh vật dị dưỡng phong phú, ngoài ra còn chứa các nguyên tố vi l
ượng có lợi cho
đất và cây trồng. Sản phẩm phân compost được sử dụng chủ yếu làm phân bón hữu cơ
trong nông nghiệp hay các mục đích cải tạo đất và cung cấp dinh dưỡng cây trồng.
Ngoài ra, phân compost còn được biết đến trong nhiều ứng dụng như là các sản phẩm
sinh học trong việc xử lý ô nhiễm môi trường hay các sản phẩm dinh dưỡng, chữa bệnh
cho vật nuôi và cây trồng [1]; [29].
Phương pháp ứng dụng vi sinh vật rất quan tr
ọng trong quá trình ủ phân compost.
Thực tế, hệ vi sinh vật cần thiết cho quá trình ủ phân compost đã có sẵn trong vật liệu
Luận văn cao học 15 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

hữu cơ, tự thích nghi và phát triển theo từng giai đoạn của quá trình ủ phân compost.
Các thành phần bổ sung thông thường có thể là sản phẩm sau ủ phân compost hay các
thành phần giúp điều chỉnh dinh dưỡng (C:N). Việc bổ sung các chế phẩm có bản chất
là vi sinh vật ngoại lai hay enzyme chỉ có vai trò thúc đẩy tiến trình ủ phân compost
được triệt để. Kiểm soát tốt các điều kiện môi trường ảnh hưởng tới hoạt động của vi

sinh v
ật chính là nhân tố quyết định sự thành công của quá trình ủ phân compost, ngoài
ra cũng giúp giảm mùi ô nhiễm và loại bỏ các mầm vi sinh vật gây bệnh. Vì vậy các
giải pháp kỹ thuật trong công nghệ ủ phân compost hiện đại đều hướng tới mục tiêu
kiểm soát tối ưu các điều kiện môi trường cùng với khả năng vận hành thuận tiện.
Đặc điểm cần lưu ý đối với ủ phân compost từ chất thải rắn đô thị là phân loại để
loại bỏ các kim loại nặng hay các hóa chất độc hại khác vì chúng cản trở quá trình
chuyển hóa và có nguy cơ gây ô nhiễm cho sản phẩm phân compost [29]; [36]; [45].
1.3.2. Nhóm vi sinh vật bổ sung vào quá trình ủ bùn hầm cầu
1.3.2.1. Bacillus subtilis
B. subtilis là vi khuẩn không gây bệnh và không gây độc. Chúng được sử dụng là
nguồn cung cấp enzyme cho lĩnh vực thực phẩm trong nhiều năm trở lại đây. Một số
enzyme được tách chiết từ B. subtilis bao gồm: α-amylase, β-glucanase, glutaminase,
maltogenic amylase, protease, pullulanase và xylanase. Ngoài ra, một số enzyme còn
được tách chiết từ những chủng biến đổi gen.
Đặc tính tự nhiên của B. subtilis là khả năng hình thành bào tử, giúp vi khuẩn thích
nghi với môi trường nghèo dinh dưỡng và khả năng sản sinh protease ngoại bào có thể
ức chế các enzyme có lợi khác. Do cả 2 đặc tính trên đều gây trở ngại đến khả năng sản
sinh các enzyme nên B. subtilis đã được biến
đổi để loại trừ sự hình thành bào tử và
giảm thiểu khả năng tổng hợp protease ngoại bào khi sử dụng trong sản xuất [29].
B. subtilis có khả năng sản sinh phức hợp các xylanases nhằm mục đích:
• Ức chế nhiễm sắc thể của gen tổng hợp α-amylase
• Ngăn chặn cơ chế hình thành bào tử
• Hạn chế sản sinh các protease ngoại bào
Luận văn cao học 16 Tổng quan tài liệu

Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung

• Sử dụng thiamine cho việc phát triển tối ưu

• Sử dụng nitrate như là nguồn N
Ảnh hưởng của pH lên hoạt tính của enzyme và tỉ lệ hình thành bào tử cũng được
khảo sát [32]:
- pH 7-9: sự hình thành bào tử đạt tối ưu
- pH 5 : hoạt tính glucosaminidase và epimerase đạt tối ưu
- pH 8: hoạt tính phân giải của transglycosylase đạt cực đại
1.3.2.2. Aspergillus niger
Trong các loại nấm mốc, Aspergillus niger có một ý nghĩa đặ
c biệt:
- Phân hủy hầu hết các chất thải hữu cơ: đường, acid béo, protein, cellulose,
pectin, xylan.
- Ngưỡng nhiệt độ: phát triển tốt trong khoảng 30 – 45
o
C và phát triển tối ưu
37
o
C (nhiệt độ phát triển tối đa 52°C)
A. niger có thể tồn tại ở nhiệt độ 55-60°C trong một thời gian khá dài. Nhưng với
nhiệt độ >60
o
C tốc độ phân giải phân của nấm mốc suy giảm nhanh chóng. Nhiệt độ
>80
o
C được ghi nhận tại trung tâm khối ủ. Ở mức nhiệt độ này, các vi sinh vật gây
bệnh đều bị kiềm hãm hoạt động sống. Trong quá trình ủ phân compost, có sự hình
thành thang nhiệt độ trong khối ủ, nhiệt độ vùng bên ngoài có thể đạt từ 30 – 40
o
C so
với vùng trung tâm. A. niger sinh trưởng tốt ở ngưỡng nhiệt độ này. Ở ngưỡng nhiệt độ
>65

o
C, ngưỡng chịu đựng nhiệt độ của A. niger, bào tử của A. niger bị phân hủy [3];
[7].
Ngoài ra, nấm mốc cũng có khả năng gây dị ứng và ngộ độc. Sự hiện diện của
A. niger trong phân hữu cơ và trong không khí được xem như là một sinh vật chỉ thị
cho sự hiện diện và phát tán của các vi sinh vật gây bệnh khác.
* Đặc tính sinh hóa nấm mốc Aspergillus niger [25]:
Khả năng đồng hóa các nguồ
n carbon khác nhau ở A. niger đối với các loại đường
như: glucose, fructose, mannose, saccharose. Một số loại enzyme mà A. niger có thể
tổng hợp: