Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn rhodobacter để xử lý chất ô nhiễm trong nước thải lò mổ trên quy mô phòng thí nghiệm

UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI KHUẨN RHODOBACTER ĐỂ XỬ LÝ CHẤT Ô
NHIỄM TRONG NƢỚC THẢI LÕ MỔ TRÊN QUY MÔ PHÕNG THÍ NGHIỆM
Mã số đề tài: SV2015-15

Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học Môi trƣờng
Chủ nhiệm đề tài: Hồ Thị Nguyên Hân
Thành viên tham gia:
1. Trƣơng Quỳnh Anh
2. Nguyễn Thị Ngọc Diểm

Giáo viên hƣớng dẫn: ThS. Dương Thị Giáng Hương

Tp. Hồ Chí Minh, 04/2016


UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÕN

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI KHUẨN RHODOBACTER ĐỂ XỬ LÝ
CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƢỚC THẢI LÕ MỔ TRÊN QUY MÔ PHÕNG

THÍ NGHIỆM
Mã số đề tài: SV2015-15

Xác nhận của Khoa
(ký, họ tên)

Giáo viên hƣớng dẫn
(ký, họ tên)

DƢƠNG THỊ GIÁNG HƢƠNG

Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ tên)

HỒ THỊ NGUYÊN HÂN


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI LÒ MỔ .............................................................. 4
1.2. VI KHUÂN TIA KHÔNG LƢU HUYNH.............................................................. 8
1.3. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI ĐIỂN HÌNH TẠI CÁC LÒ MỔ .............. 18
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 24
2.1. VẬT LIỆU VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU .......................................................... 24
2.1.1. Vi sinh vật ............................................................................................................ 24
2.1.2. M i trƣờng nh n nu i vi huẩn quang h p tía h ng ƣu hu nh ................. 24
2.1.3. M i trƣờng nƣớc thải .......................................................................................... 25
2.1.4. Thiết bị dùng trong ph n tích ............................................................................ 25
2.1.5. Vật iệu để àm m hình thí nghiệm .................................................................. 25

2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................... 26
2.2.1. Thí nghiệm 1: Nh n nu i vi huẩn quang h p tía h ng ƣu hu nh chi
Rhodobacter trong m i trƣờng SA ............................................................................... 26
2.2.2. Thí nghiệm 2: Xác định hả n ng sinh trƣởng và phát triển của vi huẩn
quang h p tía h ng ƣu hu nh chi Rhodobacter trong nƣớc thải ò mổ ................ 27
2.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát hả n ng xử ý nƣớc thải ò mổ của Rhodobacter sp.30
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................. 33
3.1. KẾT QUẢ NHÂN NUÔI VI KHUÂN QUANG HƠP TÍA KHÔNG LƢU
HUỲNH CHI RHODOBACTER. ................................................................................. 33
3.2. KẾT QUẢ KHẢ NĂNG SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA
RHODOBACTER SP. .................................................................................................... 36

i


3.2.1. Kết quả hả n ng t ng trƣởng của Rhodobacter sp. trong điều iện

hí c

ánh sáng t nhiên. ......................................................................................................... 36
3.2.2. Kết quả hả n ng t ng trƣởng của Rhodobacter sp. trong điều iện

hí và

che tối .............................................................................................................................. 40
3.2.3. Kết quả hả n ng t ng trƣởng của Rhodobacter sp. trong điều iện thoáng
hí ánh sáng t nhiên .................................................................................................... 43
3.3. KÊT QUA XỬ LÝ COD TRONG NƢỚC THẢI LÒ MỔ CỦA
RHODOBACTER SP. .................................................................................................... 46
3.3.1. Kết quả xử ý COD trong nƣớc thải ò mổ của Rhodobacter sp. trong điều

iện

hí c ánh sáng ................................................................................................. 46

3.3.2. Kết quả xử ý COD trong nƣớc thải ò mổ của Rhodobacter sp. trong điều
iện

hí che tối ......................................................................................................... 49

3.3.3. Kết quả xử ý COD trong nƣớc thải ò mổ của Rhodobacter sp. trong điều
iện thoáng t nhiên ..................................................................................................... 50
3.4. KÊT QUA XỬ LÝ SULFIDE TRONG NƢỚC THẢI LÒ MỔ CỦA
RHODOBACTER SP. .................................................................................................... 53
3.4.1. Kết quả xử ý su fide trong nƣớc thải ò mổ của Rhodobacter sp. trong điều
iện

hí chiếu sáng t nhiên ................................................................................... 53

3.4.2. Kết quả xử ý sulfide trong nƣớc thải ò mổ của Rhodobacter sp. trong điều
iện

hí che tối. ........................................................................................................ 55

3.4.3. Kết quả xử ý sulfide trong nƣớc thải ò mổ của Rhodobacter sp. trong điều
iện thoáng hí t nhiên ............................................................................................... 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 63
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 66

ii

BẢN TÓM TẮT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI KHUẨN RHODOBACTER ĐỂ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM TRONG
NƢỚC THẢI LÕ MỔ TRÊN QUY MÔ PHÕNG THÍ NGHIỆM
Mã số: SV2015-15

1. Vấn đề nghiên cứu
Nhóm vi khuẩn quang hợp (Phototrophic Bacteria) đã đƣợc nghiên cứu từ
rất lâu và đƣợc ứng dụng để đƣa vào xử lý các chất hữu cơ ở Đức, Mỹ, Nhật Bản.
Ở nƣớc ta chủ yếu nghiên cứu và ứng dụng nhóm vi khuẩn quang hợp
(Phototrophic Bacteria) để sản xuất chế phẩm sinh học, nhƣng chƣa đƣợc dùng để
xử lý nƣớc thải lò mổ. Vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh chi Rhodobacter
thuộc nhóm vi khuẩn này có thể chuyển hóa các chất độc H2S, NH4+ thành chất
không độc hay ít độc hơn đối với động vật và phân hủy chất hữu cơ trong nƣớc thải
lò mổ. Vì vậy nhóm đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn
Rhodobacter để xử lý chất ô nhiễm trong nước thải lò mổ trên quy mô phòng thí
nghiệm”.
2. Mục đích nghiên cứu/mục tiêu nghiên cứu
Xác định khả năng sinh trƣởng và xử lý chất hữu cơ, khử sulfide của chủng
vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh chi Rhodobacter trong nƣớc thải lò mổ.
3. Nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu/câu hỏi nghiên cứu.
Đánh giá khả năng sinh trƣởng, xử lý H2S và chất hữu cơ của Rhodobacter
sp. trong môi trƣờng là nƣớc thải lò mổ ở 03 điều kiện là kỵ khí chiếu sáng tự nhiên,
kỵ khí che tối, thoáng khí tự nhiên.
Ở mỗi điều kiện nghiên cứu sẽ có 07 nghiệm thức với 07 nồng độ vi khuẩn
cho vào nƣớc thải là 0%, 1%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10% đƣợc theo dõi trong vòng 19
ngày trên quy mô phòng thí nghiệm.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu

Gồm các phƣơng pháp sau: Phƣơng pháp kế thừa, phƣơng pháp so sánh,
phƣơng pháp phân tích thống kê và tổng hợp số liệu bằng phần mềm SPSS và

iii


Excel, phƣơng pháp phân tích theo TCVN và Standard Methods, phƣơng pháp thực
nghiệm trên mô hình thực tế.
5. Kết quả nghiên cứu
 Kết quả nghiên cứu khả năng sinh trƣởng trong nƣớc thải lò mổ của
Rhodobacter sp. cho thấy vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh chi
Rhodobacter đều có thể sinh trƣởng và phát triển ở tất cả các điều kiện của
môi trƣờng. Tuy nhiên, ở điều kiện kỵ khí dƣới ánh sáng tự nhiên chủng phát
triển tốt nhất với mật độ vi khuẩn dày hơn so với ở điều kiện kỵ khí che tối
và làm thoáng tự nhiên. Dù ở điều kiện nào thì tỷ lệ giống 6% là tỷ lệ giống
tối ƣu cho tất cả các điều kiện với mức ý ngh a trên 95%.
 Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý COD trong nƣớc thải lò mổ của
Rhodobacter sp. cho thấy hàm lƣợng COD (mg/l giảm cực đ i khi tỷ lệ
giống là 8 và 10% với mức ý ngh a 95%. Khả năng giảm COD c ng theo
quy luật thời gian càng dài, hàm lƣợng COD càng thấp. Hàm lƣợng COD
giảm cực đ i đ t 79% đến ngày thứ 11 và hầu nhƣ không giảm nữa. Trong
đó, điều kiện làm thoáng tự nhiên tuy sinh khối không nhiều nhƣng l i làm
giảm lƣợng COD m nh nhất.
 Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý sulfide trong nƣớc thải lò mổ của
Rhodobacter sp. cho thấy ở cả 3 điều kiện xử lý, sulfide có xu thế giảm
chung là sẽ tăng lên ở ngày thứ 6 và sau đó giảm dần, hiệu suất cao nhất đ t
đƣợc ở tỷ lệ giống 10% sau 18 ngày xử lý là 99,3%. C ng nhƣ xử lý COD, ở
điều kiện làm thoáng tự nhiên, khả năng giảm sulfide trong nƣớc thải lò mổ
tốt hơn với mức ý ngh a 95%.

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1 Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải t i các cơ sở giết mổ (Hoàng Khánh Hòa
và cs., 2004 .......................................................................................................................................... 6
Bảng 1. 2 Thành phần nƣớc thải của một số lò mổ công nghiệp ở các t nh phía nam
(Nguyễn Hoa Lý, 2002 .................................................................................................................... 7
Bảng 1. 3 Một số đặc điểm của vi khuẩn tía ............................................................................. 9
Bảng 1. 4 Một số đặc tính đặc trƣng ở vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh chi
Rhoodobacter ..................................................................................................................................... 13
Bảng 2. 1 Thành phần môi trƣờng SA ...................................................................................... 24
Bảng 2. 2 Thành phần hỗn hợp vitamin .................................................................................... 24
Bảng 2. 3 Thành phần dung dịch vi lƣợng ............................................................................... 25
Bảng 2. 4 Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ giống, ánh sáng và không khí đến
khả năng phát triển ........................................................................................................................... 28
Bảng 2. 5 Mật độ tế bào sau khi bổ sung vào các nghiệm thức ....................................... 29
Bảng 2. 6 Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ giống, ánh sáng và không khí đến
khả năng phát triển ........................................................................................................................... 30
Bảng 2. 7 Phƣơng pháp phân tích các ch tiêu theo dõi ...................................................... 31

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. 1 Lợn tập trung chờ giết mổ ............................................................................................ 5
Hình 1. 2 Rhodobacter sp. (Nguyễn Lân D ng và cs., 2005 ........................................... 15
Hình 2. 1 Hình bố trí thí nghiệm 2.............................................................................................. 29
Hình 2. 2 Hình bố trí thí nghiệm 3.............................................................................................. 32
Hình 3. 1 Sự thay đổi mật độ của Rhodobacter sp. sau một thời gian nuôi cấy ......... 33

Hình 3. 2 Phổ hấp thụ của dịch tế bào Rhodobacter sp. .................................................... 33
H

Rhodobacter sp. ............................................................ 34

Hình 3. 4 Tƣơng quan giữa log10 (mật độ vi khuẩn và độ hấp thu (Abs ở bƣớc sóng
862 nm .................................................................................................................................................. 35
Hình 3. 5 Khả năng sinh trƣởng của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều
kiện kỵ khí dƣới ánh sáng tự nhiên. ........................................................................................... 37
Hình 3. 6 Quy luật phát triển của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều kiện
kỵ khí dƣới ánh sáng tự nhiên. ..................................................................................................... 38
Hình 3. 7 Quy luật chung về sự phát triển của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò
mổ ở điều kiện kỵ khí dƣới ánh sáng tự nhiên ....................................................................... 39
Hình 3. 8 Khả năng sinh trƣởng và phát triển của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò
mổ ở điều kiện kỵ khí và che tối. ................................................................................................ 40
Hình 3. 9 Quy luật phát triển của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều kiện
kỵ khí và che tối. ............................................................................................................................... 41
Hình 3. 10 Quy luật phát triển trung bình của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ
ở điều kiện kỵ khí và che tối. ........................................................................................................ 42
Hình 3. 11 Khả năng sinh trƣởng và phát triển của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải
lò mổ ở điều kiện thoáng và ánh sáng tự nhiên...................................................................... 43
Hình 3. 12 Quy luật phát triển của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều
kiện thoáng và ánh sáng tự nhiên. ............................................................................................... 43
Hình 3. 13 Quy luật phát triển trung bình của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ
ở điều kiện thoáng và ánh sáng tự nhiên. ................................................................................. 44

vi


Hình 3. 14 Quy luật phát triển của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở các điều

kiện thí nghiệm. ................................................................................................................................. 45
Hình 3. 15 Hàm lƣợng COD trong nƣớc thải lò mổ xử lý bằng Rhodobacter sp. ở
điều kiện kỵ khí dƣới ánh sáng tự nhiên. ................................................................................. 47
Hình 3. 16 Quy luật xử lý COD của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều
kiện kỵ khí dƣới ánh sáng tự nhiên với các tỷ lệ giống khác nhau. ................................ 47
Hình 3. 17 Hàm lƣợng COD trong nƣớc thải lò mổ xử lý bằng Rhodobacter sp. ở
điều kiện kỵ khí che tối. ................................................................................................................. 48
Hình 3. 18 Quy luật xử lý COD của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều
kiện kỵ khí che tối với tỷ lệ giống khác nhau. ........................................................................ 48
Hình 3. 19 Hàm lƣợng COD của nƣớc thải lò mổ xử lý bằng Rhodobacter sp. trong
điều kiện làm thoáng tự nhiên. ..................................................................................................... 51
Hình 3. 20 Quy luật xử lý COD của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều
kiện làm thoáng tự nhiên với tỷ lệ giống khác nhau ............................................................ 51
Hình 3. 21 Khả năng xử lý COD của Rhodobacter sp. ở 3 điều kiện xử lý khác nhau.52
Hình 3. 22 Hàm lƣợng sunfide của nƣớc thải lò mổ đƣợc xử lý bằng Rhodobacter
sp. ở điều kiện kỵ khí dƣới ánh sáng tự nhiên ........................................................................ 54
Hình 3. 23 Quy luật xử lý sunfide của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều
kiện kỵ khí dƣới ánh sáng tự nhiên với tỷ lệ giống khác nhau ......................................... 54
Hình 3. 24 Hàm lƣợng sunfide của nƣớc thải lò mổ đƣợc xử lý bằng Rhodobacter
sp. ở điều kiện kỵ khí che tối ........................................................................................................ 55
Hình 3. 25 Quy luật xử lý sunfide của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều
kiện kỵ khí che tối với tỷ lệ giống khác nhau ......................................................................... 56
Hình 3. 26 Hàm lƣợng sunfide của nƣớc thải lò mổ đƣợc xử lý bằng Rhodobacter
sp. ở điều kiện làm thoáng tự nhiên. .......................................................................................... 55
Hình 3. 27 Quy luật xử lý sunfide của Rhodobacter sp. trong nƣớc thải lò mổ ở điều
kiện làm thoáng tự nhiên với tỷ lệ giống khác nhau ............................................................ 56
Hình 3. 28 Khả năng xử lý sulfide của Rhodobacter sp. ở 3 điều kiện xử lý khác
nhau. ...................................................................................................................................................... 57

vii

DANH MỤC CÁC SƠ Đ
Sơ đồ 1. 1 Quy trình giết mổ (Nguồn: Quy trình thực tế t i cơ sở Nam Phong ........4
Sơ đồ 1. 2 Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải giết mổ gia s c (Nguồn tham khảo từ cơ
sở Nam Phong ..........................................................................................................19
Sơ đồ 2. 1 Sơ đồ tổng quát các thí nghiệm ............................................................... 26

viii


DANH MỤC VIẾT TẮT
Abs

: Absorptance

Bchl

: Bacteriochlorophyll

BOD

: Nhu cầu oxy sinh học

CPSH

: Chế phẩm sinh học

COD

: Nhu cầu oxy hóa học

KK

: Kỵ khí

SA

: Sodium Acetate

NT 1

: Nƣớc thải 1

NTLM

: Nƣớc thải lò mổ

OD

: Optical Density (Mật độ quang

Q10

: Ubiquinone 10

Rhodobacter sp.

: Vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh chi Rhodobacter

ix


THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Nhóm đã gửi kết quả nghiên cứu đến Hội nghị Khoa học và Công nghệ 2016
của trƣờng Đ i học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh diễn ra vào ngày 17/06 –
18/06/2016 để công bố kết quả nghiên cứu.

x


MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Trong ho t động giết mổ gia s c, nƣớc đƣợc sử dụng ở hầu hết công đo n
(giết, c o lông, mổ và moi ruột, xẻ thịt, vệ sinh với định mức sử dụng nƣớc khoảng
5-15 m3/1 tấn gia s c và lƣợng nƣớc này đƣợc xả thải vào hệ thống xử lý nƣớc thải.
Bên c nh đó còn có nƣớc thải sinh ho t của công nhân lao động, nƣớc rửa chuồng
tr i, nƣớc vệ sinh các dụng cụ giết mổ, chế biến…. Nƣớc thải lò mổ chủ yếu chứa
các chất hữu cơ dễ phân hủy nhƣ huyết, nội t ng gia s c, phân gia s c,…các chất
rắn lơ lửng, lông gia s c. Đặc trƣng của nƣớc thải lò mổ là BOD, COD, chất rắn lơ
lửng, colifrom, Ecoli cao.
Nƣớc thải lò mổ không ch là nỗi lo của chủ sản xuất, của ngƣời dân trong
vùng mà còn là mối quan tâm của cả cộng đồng, gây ô nhiễm nặng nề môi trƣờng
xung quanh, ảnh hƣởng đến sức khoẻ của nhân dân.
T i Thành phố Hồ Chí Minh, theo số liệu thống kê do chi cục th y đến đầu
năm 2013 có 58 điểm giết mổ gia s c tập trung có đăng ký giấy ph p kinh doanh và
nhiều điểm giết mổ nhỏ lẻ. Do nằm ở xung quanh thành phố nên diện tích t i các cơ
sở thƣờng nhỏ, chính vì thế diện tích cho khu xử lý nƣớc thải rất h n chế. Một số cơ
sở nhỏ, nƣớc thải đƣợc thải trực tiếp ra ngoài gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, đất và
ảnh hƣởng sức khỏe ngƣời dân khu vực xung quanh. Phƣơng pháp xử lý phổ biến

nƣớc thải lò mổ hiện nay là phƣơng pháp sinh học kỵ khí với ƣu điểm là hàm lƣợng
COD giảm đáng kể, từ 90 đến 96% và có thể tận thu đƣợc khí metan; nhƣng hàm
lƣợng amoni, photpho c ng nhƣ màu còn cao, mùi nƣớc thải (chủ yếu là sulfide)
gây khó chịu; thời gian xử lý k o dài và hiệu quả thấp. Hệ thống xử lý sinh học hiện
nay chủ yếu sử dụng bùn ho t tính t i chỗ, đôi khi hệ thống bị sốc tải và có nguy cơ
không phục hồi đƣợc. Do đó, việc nghiên cứu cải tiến phƣơng pháp r t ngắn thời
gian xử lý đồng thời giảm đƣợc mùi là rất cần thiết.
Ở các nƣớc Đức, Mỹ, Nhật Bản nhóm vi khuẩn quang hợp (Phototrophic
Bacteria đã đƣợc nghiên cứu từ rất lâu và đƣợc ứng dụng để đƣa vào xử lý các chất
hữu cơ. T i Việt Nam, vi khuẩn quang hợp c ng đã đƣợc ứng dụng nhiều trong các

1


hệ thống xử lý cho các nguồn nƣớc giàu hữu cơ. Việc đƣa vi khuẩn quang hợp vào
công đo n xử lý sinh học của nƣớc thải lò mổ có nhiều ƣu điểm.


Chuyển hóa các chất hữu cơ thành các chất đơn giản không ô nhiễm.



Chuyển hóa các chất độc sulfide, NH4+ thành chất không độc hay ít độc hơn đối
với động vật và có thể xả thải ra môi trƣờng.
Ở nƣớc ta c ng đã có những nghiên cứu và ứng dụng về nhóm vi khuẩn

quang hợp nhƣng chủ yếu trên nhóm Rhodopseudomonas sp. để sản xuất chế phẩm
sinh học và xử lý nƣớc thải, việc sử dụng vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh
chi Rhodobacter cho xử lý nƣớc thải lò mổ chƣa đƣợc ghi nhận. Chính vì vậy,
ch ng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn Rhodobacter để xử

lý chất ô nhiễm trong nước thải lò mổ trên quy mô phòng thí nghiệm”.
II. Mục tiêu
Xác định khả năng sinh trƣởng và xử lý chất hữu cơ, khử sulfide của chủng
vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh chi Rhodobacter trong môi trƣờng nƣớc
thải lò mổ đƣợc lấy từ lò mổ Nam phong, Quận Bình Th nh, TP. Hồ Chí Minh trên
quy mô phòng thí nghiệm.
III.

Phƣơng pháp nghiên cứu

-

Phƣơng pháp kế thừa: sử dụng chọn lọc các kết quả nghiên cứu đã có.

-

Phƣơng pháp so sánh: trên cơ sở kết quả khảo sát, đo đ t,… thực hiện
việc so sánh giữa các điều kiện thí nghiệm khác nhau, so sánh với các
nghiên cứu khác…

-

Phƣơng pháp phân tích thống kê và tổng hợp số liệu bằng phần mềm
SPSS và Excel.

-

Phƣơng pháp phân tích theo TCVN và Standard Methods.

-

Phƣơng pháp định lƣợng để xác định mật độ vi khuẩn.

-

Phƣơng pháp thực nghiệm trên mô hình thực tế.

2


IV. Đối tƣ ng và phạm vi nghiên cứu
-

Đối tƣợng nghiên cứu:
 Môi trƣờng nghiên cứu: Nƣớc thải đƣợc sử dụng trong mô hình thí
nghiệm này là nƣớc thải giết mổ lợn của Xí nghiệp chế biến thực
phẩm Nam Phong (Địa ch : 344 Nơ Trang Long, P. 13, Q. Bình
Th nh, TP. Hồ Chí Minh).
 Đối tƣợng sử dụng nghiên cứu: Vi khuẩn quang hợp tía không lƣu
huỳnh chi Rhodobacter đƣợc cung cấp từ Viện Vi sinh vật học

ng

dụng – Trƣờng đ i học Quốc Gia Hà Nội. Giống Rhodobacter sp. này
đã phân lập và tuyển chọn t i các khu đầm nuôi thủy sản ở Cần Giờ
thành phố Hồ Chí Minh.
-

Ph m vi nghiên cứu: Nghiên cứu vi khuẩn quang hợp tía không lƣu
huỳnh chi Rhodobacter trong xử lý nƣớc thải lò mổ trên quy mô phòng

thí nghiệm (Khoa Khoa học môi trƣờng – Trƣờng Đ i học Sài Gòn .

V. Nội dung nghiên cứu
 Nội dung 1:
Thử nghiệm đánh giá khả năng sinh trƣởng và xử lý chất ô nhiễm hữu cơ,
H2S khi bổ sung vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh chi Rhodobacter trong
điều kiện kỵ khí dưới ánh sáng tự nhiên.
 Nội dung 2:
Thử nghiệm đánh giá khả năng sinh trƣởng và xử lý chất ô nhiễm hữu cơ,
H2S khi bổ sung vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh chi Rhodobacter trong
điều kiện kỵ khí che tối.
 Nội dung 3:
Thử nghiệm đánh giá khả năng sinh trƣởng và xử lý chất ô nhiễm hữu cơ,
H2S khi bổ sung vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh chi Rhodobacter trong
điều kiện làm thoáng tự nhiên.

3


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nƣớc thải ò mổ
T i các lò mổ tập trung, phƣơng thức giết mổ đa phần theo hình thức thủ
công. Tuy mỗi nơi có sự bố trí khác nhau và có một số điểm khác biệt trong thao tác
nhƣng đều thực hiện theo quy trình chung nêu trong hình 1.1.

Sơ đồ 1. 1 Quy trình giết mổ
Ngu n

uy tr nh th c t t i c s Nam hong

Theo quy định, gia s c phải đƣợc nhốt trong khoảng thời gian từ 9-12 giờ để
giảm căng thẳng, chống suy kiệt và lo i bỏ vi trùng ra khỏi ruột trƣớc khi giết mổ.
Trong giai đo n này gia s c đƣợc vệ sinh nên nƣớc thải có thể lẫn phân và nƣớc vệ
sinh gia s c, chuồng tr i.

4


Hình 1. 1 L n tập trung chờ giết mổ
Ngoài lƣợng nƣớc thải ở trên, tất cả các công đo n giết mổ đều cần nƣớc để
làm s ch huyết. Do lƣợng nƣớc sử dụng nhiều nên lƣợng nƣớc thải thải ra thƣờng
rất lớn, ƣớc tính trung bình mỗi con heo khi giết thải ra gần ½ m3 nƣớc thải. Lƣợng
nƣớc thải lớn với nồng độ các chất ô nhiễm rất cao (Bảng 1.1) là một mối nguy h i
không nhỏ đối với môi trƣờng.

5


Bảng 1. 1 Kết quả ph n tích mẫu nƣớc thải tại các cơ sở giết mổ Hoàng Khánh Hòa và cs., 2004)

Th ng số

Đơ vị

NT1

NT2

NT3

NT4

NT5

NT6

QCVN 40:2011/BTNMT
Lo i A

Lo i B

pH

-

6,4

6,5

6,4

7,2

6,4

6,7

6-9

5,5-9

SS

mg/l

278

270

229

567

270

385

50

100

BOD

mg/l

350

380

600

450

400

420

30

500

NH4-N

mg/l

37

39

37

74

48

28

5

10

TN

mg/l

58,2

52

61,2

65,2

63,3

68,2

20

40

TP

mg/l

6,1

6,4

7,8

6,8

6,1

6,8

4

6

Sulfide

mg/l

1

1

1,1

1,12

1,02

1,12

0,2

0,5

Dầu

mg/l

0,07

0,08

0,13

0,17

0,10

0,15

5

10

Coliforms

(MPN/100ml)

1,1.109

1,1.1010

1,1.109

7.109

4,6.108

1,3.109

3.000

5000

E.coli

(MPN/100ml)

1,1.109

1,1.1010

1,1.109

7.109

1,5.108

1,3.109

-

-

Salmonela (MPN/50ml)

(-)

(-)

(+)

(-)

(-)

(+)

-

-

C.perfring (MPN/ml)

15

21

10

25

(-)

20

-

-

ens
hi ch : NT1: Nam Phong, NT2: Tabico, NT3: Đông Th nh, NT4: Phong Ph , NT5: Tân Ph Trung, NT6: Thủ Đức

6


Kết quả phân tích của Hoàng Khánh Hòa và cs., (2004 ch ra rằng, lƣợng
chất rắn hòa tan trong nƣớc thải từ các lò mổ chiếm một lƣợng lớn. Bên c nh các
chất ô nhiễm thì hàm lƣợng vi sinh vật gây bệnh trong các mẫu nƣớc thải lò mổ
c ng tƣơng đối cao. Các mẫu nƣớc thải đo đ c đều không đ t tiêu chuẩn thải
QCVN40:2011/BTNMT đối với cả hai nguồn tiếp nhận lo i A và lo i B (trừ pH và
dầu . Sự nhiễm bẩn do các vi khuẩn gây bệnh c ng đƣợc phát hiện: trong 06 mẫu
phân tích có 02 mẫu NT3 và NT6 (Đông Th nh và Thủ Đức bị nhiễm Salmonella,
chiếm 33,3%.
Điều này c ng đã đƣợc Nguyễn Thị Hoa Lý và cs., nêu ra vào năm 2002.
Nƣớc thải từ các lò mổ chiếm một lƣợng lớn các thành phần hữu cơ và nitơ c ng
nhƣ phần còn l i của chất tẩy rửa. Nồng độ cao của các chất gây ô nhiễm trong
nƣớc thải thƣờng có nguồn gốc từ khâu làm lòng và xử lý chất thải huyết. Trong
huyết có chứa nhiều chất hữu cơ và có hàm lƣợng nitơ rất cao. Khâu làm lòng là
một bộ phận của lò mổ và từ đó phát sinh ra một lƣợng lớn nƣớc thải bị ô nhiễm.
Nƣớc thải lò mổ tuy giàu hàm lƣợng nitơ nhƣng l i thiếu hụt hàm lƣợng phospho.
Điều này c ng gây nên tình tr ng mất cân bằng trong quá trình xử lý.
Bảng 1. 2 Thành phần nƣớc thải của một số ò mổ c ng nghiệp ở các t nh

phía nam Ngu ễn Hoa Lý, 2002
Lò mổ

Chất

Lò mổ trâu

Chất rắn lơ lửng

820

Tổng nitơ hữu cơ

154

Natri

35

Canxi

12

Phospho

23

BOD

996

Chất rắn lơ lửng

760

Tổng nitơ hữu cơ

122

BOD

1045

Lò mổ heo

nhiễm

Nồng độ mg/

7


Lò mổ

Chất

nhiễm

Nồng độ mg/

Lò mổ hỗn hợp

Chất rắn lơ lửng

929

Tổng nitơ hữu cơ

324

BOD

2240

1.2. Vi huẩn tía h ng ƣu hu nh
Nhóm vi khuẩn có khả năng quang hợp nhờ có sắc tố lục. Chất diệp lục vi
khuẩn khác với chất diệp lục của thực vật. Vi khuẩn quang hợp không sử dụng nƣớc
làm nguồn hydro nhƣ thực vật và không t o ra sản phẩm cuối cùng là oxi. Ch ng sử
dụng nguồn hydro là hydro sunfua (sulfide , hydro tự do, chất hữu cơ và sản sinh ra
nhiều sản phẩm phụ d ng oxi hóa. Bao gồm: vi khuẩn lƣu huỳnh lục, vi khuẩn tía
lƣu huỳnh và vi khuẩn tía không lƣu huỳnh.
Vi khuẩn quang hợp tía là các tế bào gram âm, đơn bào, có các d ng cầu,
xoắn, hình que ngắn, hình phẩy… đứng riêng rẽ hoặc thành chuỗi. Các loài vi
khuẩn quang hợp tía đều sinh sản bằng cách nhân đôi, một số loài sinh sản bằng
cách nảy chồi. Ch ng có khả năng chuyển hóa năng lƣợng mặt trời thành năng
lƣợng hóa học bởi quá trình quang hợp kỵ khí. Vi khuẩn quang hợp tía thƣờng có
màu hồng đến màu đỏ tía, sắc tố quang hợp chính là bacteriochlorophyll a hoặc b.
Cơ quan quang hợp là màng quang hợp đƣợc gắn với màng tế bào.
Năm 1907, Molisch là ngƣời đầu tiên phát hiện ra các vi khuẩn có sắc tố màu
đỏ và có khả năng quang hợp, nên ông gọi chung vi khuẩn quang hợp này là

Rhodobacteria Molisch 1907. Nhóm này gồm hai họ là Thiorhodaceae (những vi
khuẩn tía có khả năng hình thành giọt “S” bên trong tế bào và Athiorhodaceae (là
những vi khuẩn tía không có khả năng hình thành giọt “S” bên trong tế bào . Nhóm
vi khuẩn tía bao gồm hai họ này sau này đƣợc đổi tên là bộ Rhodospirillales và hai
họ Choromatiaceae và Rhodospirillaceae.

8


Bảng 1. 3 Một số đặc điểm của vi huẩn tía
Đặc điểm

Ví dụ
Vi khuẩn tía lƣu huỳnh (grammaproteobacteria
Vi

Nhóm/loài

khuẩn

tía

không

lƣu

huỳnh

(alpha-hoặc

betaproteobacteria)
Vi khuẩn tía lƣu huỳnh: Allochromatium vinosum,
Thiocapsa roseopersicina.
Một số loài chính

Vi

khuẩn

tía

không

lƣu

huỳnh:

Rhodobactercapsulatus, Rhodobacter sphaeroides,
Rhodospirillum rubrum, Rhodopseudomonas palustris
BChl a hoặc b; carotenoids chính: spirilloxanthin,
spheroidene, lycopene, rhodopsin và dẫn xuất của
Sắc tố/ màu sắc của chúng.
huyền phù tế bào

Màu sắc huyền phù tế bào: tía, đỏ tía, đỏ, tía – tím,
cam, nâu, vàng nâu(với những loài chứa BChl a ,
xanh hoặc vàng (với những loài chứa BChl b .

Vị trí của sắc tố
trong tế bào

Nằm trong lớp màng sinh chất, đƣợc sắp xếp thành
d ng ống, d ng màng, d ng t i hoặc d ng phiến
lamellae.
Những loài chứa BChl a: gần 800nm và những vùng

Phổ hấp thụ cực đ i có bƣớc sóng từ 815-960 nm;
của tế bào sống

Với những loài chứa BChl b: 835-850 nm và 10101040 nm.

Chất

cho

electron/giọt

lƣu

huỳnh

S sulfide, S0, S2O32-, H2, Fe2+.
Nếu S0 đƣợc hình thành từ quá trình oxy hóa sulfide
thì S0 đƣợc tích l y bên trong tế bào, và điều này ch
xảy ra ở loài vi khuẩn tía có lƣu huỳnh.

9


Đặc điểm

Ví dụ

Quang tự dƣỡng/hô Vi khuẩn tía lƣu huỳnh bị h n chế về số lƣợng.
hấp tối

Vi khuẩn tía không lƣu huỳnh đa d ng về số lƣợng.

 Quá trình trao đổi chất ở vi huẩn quang h p tía
Trong điều kiện có ánh sáng, vi khuẩn quang hợp tiến hành quang hợp để thu
nhận năng lƣợng sử dụng cho các ho t động sống của tế bào. Phƣơng trình tổng
quát quá trình quang hợp:
CO2 + 2H2A + hV

[CH2O]n + 2A + H2O

Ở tảo hay thực vật bậc cao: H2O đóng vai trò của H2A. Ở vi khuẩn quang
hợp: H2A có thể là các chất hữu cơ đơn giản các hợp chất khử của lƣu huỳnh hoặc
hydro phân tử. Trong đó, các chất hữu cơ vừa đóng vai trò làm chất điện tử, vừa
làm nguồn cacbon trong quá trình quang hợp dị dƣỡng.
Ở ngoài sáng, tất cả các loài vi khuẩn tía không lƣu huỳnh đều ƣa thích điều
kiện sinh trƣởng dị dƣỡng, sử dụng các chất hữu cơ đơn vừa làm nguồn cho điện tử,
vừa làm nguồn C. Nhiều đ i diện của họ vi khuẩn này có khả năng sinh trƣởng
quang tự dƣỡng cacbon với sự có mặt nguồn cho điện tử là các hợp chất khử của
lƣu huỳnh hay H2. Tuy nhiên, khả năng chịu oxy hóa của các chủng rất khác nhau.
Trong điều kiện sinh trƣởng quang hợp, khả năng dinh dƣỡng hô hấp của các loài
này bị ức chế do ánh sáng.
Ở điều kiện kỵ khí tối, một số loài nhƣ Rhodobactercapsulatus,
Rhodospirillum rubrum có thể tồn t i nhờ quá trình trao đổi chất theo kiểu hô hấp
kỵ khí với sự có mặt của các chất nhận điện tử nhƣ nitrat, nitrit, NO, dimethylsulfua

hay trimethylami N-oxit.
Khi quang hợp, chu trình calvin, hệ thống cố định nito, hệ thống
DMSO/DMSOR đƣợc tế bào sử dụng để duy trì thế oxy hóa khử. Các phản ứng của
chu trình calvin cho phép CO2 có chức năng thu nhận các lực khử dƣ thừa do trao
đổi chất các chất hữu cơ nhƣ malate, succinate. Do đó, vai trò của chu trình calvin

10


trong suốt quá trình sinh trƣởng quang dị dƣỡng là giữ thế cân bằng oxy hóa khử
trong tế bào. Khi tế bào sinh trƣởng trong điều kiện quang tự dƣỡng thì vai trò chủ
yếu của chu trình calvin là cố định CO2 để tổng hợp các vật liệu tế bào. Chính nhờ
tính lƣỡng cực này mà chu trình calvin có vai trò điều khiển giữa hai quá trình
quang tự dƣỡng và quang dị dƣỡng.
 Đặc điểm sinh thái học của vi huẩn quang h p tía
Vi khuẩn quang hợp tía là nhóm vi khuẩn quang dƣỡng, sống kỵ khí hoặc kỵ
khí tùy tiện trong môi trƣờng có ánh sáng chiếu rọi. Gồm vi khuẩn quang hợp tía
lƣu huỳnh và vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh. Ch ng là các vi sinh vật
điển hình, rất phổ biến ở nƣớc ngọt c ng nhƣ nƣớc mặn, thƣờng cƣ tr nhiều trên bề
mặt bùn các ao đầm tù, có nhiều bùn cặn các xác động, thực vật.
Họ vi khuẩn tía lƣu huỳnh thƣờng đƣợc tìm thấy trong các thủy vực nƣớc
ngọt hoặc nƣớc mặn có chứa hàm lƣợng sulfua cao. Ở các độ sâu khác nhau có thể
thu nhận đƣợc các loài khác nhau. Ngoài ra còn có thể gặp họ vi khuẩn này ở một
số thủy vực có điều kiện cực trị nhƣ các thủy vực kiềm hóa hoặc các suối nƣớc
nóng.
Hệ sinh thái của họ vi khuẩn tía không lƣu huỳnh rất đa d ng, có thể gặp
chúng trong các ao hồ tù đọng, các vùng đầm nƣớc lợ hoặc mặn. Nơi sống của
ch ng thƣờng là các thủy vực có hàm lƣợng chất hữu cơ cao, hàm lƣợng oxy hòa
tan thấp. Ở một số vùng đất axit có thể gặp các chủng thuộc loài
Rhodopseudomonas acidophila, Rhodopseudomonas palustris.

Vi khuẩn quang hợp tía không lƣu huỳnh (Nonsulfure purple bacteria là
nhóm vi khuẩn quang dị dƣỡng hữu cơ (photoorganoheterotrophs thƣờng kỵ khí
bắt buộc, một số loài là quang tự dƣỡng vô cơ không bắt buộc (trong tối là hóa dị
dƣỡng hữu cơ – chemoorganoheterotrophs . Tế bào chứa chlorophyl a hoặc b, hệ
thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến (lamellar gắn với màng
sinh chất. Nguồn cho điện tử (electron donors trong quang hợp thƣờng sử dụng
chất hữu cơ, đôi khi sử dụng hợp chất lƣu huỳnh d ng khử hoặc H2. Vi khuẩn không

11


lƣu huỳnh màu tía có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc không di
động, một số loài có t i khí, tỷ lệ G+C là 61-72% (Nguyễn Lân D ng, 2005 .

12


Bảng 1. 4 Một số đặc tính đặc trƣng ở vi huẩn quang h p tía h ng ƣu hu nh chi Rhoodobacter Ngu ễn L n Dũng, 2005

Rhodospirillumrubrum
Photometricum
Molischianum
Fulvum
Salexigens
Slinarum
Mediosalinum
Rhodophilaglobioformis
Rhodomicrobiumvannielii
Rhodobacter
Blastica

Capsulatus
Velkampii
Sphaeroidis
Sulfidophilus
Euryhalinus
Aduriatacus

Xoắn
Xoắn
Xoắn
Xoắn
Xoắn
Xoắn
Xoắn
Cầu
Gậy ngắn
Gậy

Túi
Cụm
Cụm
Cụm
Phiến
Túi
Túi
Túi
Phiến
hi n

Sp,rv

Rv, rh
Ly, rh
Ly, rh
Sp
Sp
Sp
Kts
Rh, ly, sp
Sn, se

Sản phẩm
oxy hóa
sulfide
S0
S0
+
-

Gậy
Gậy
Gậy ngắn
Gậy
Gậy
Gậy

Túi
Túi
Túi
Túi
Túi

Túi

Sn, se
An, se
Sn, se
Sn, se
Se
Sn, se

S0
S0/sul
S0/sul
-

T, b, n
B, t, p-aba
B, t, n
B, t, n, paba
B, t, n, p-aba

Ngọt
Ngọt
Ngọt
Biển
Biển
Biển

Không di động
Cần NaCl
Cần NaCl

Cần NaCl

Rhodocyclus
Purpureus

Bán vòng

ống

Ra, rh

-

B12

Ngọt

Không di động

Loài

Hình dạng Màng
tế Carotenoid
tế bào
bào ICM
chính

M i trƣờng
Nh n tố t ng
nƣớc thích

trƣởng
h p
b
Ngọt
YE
Ngọt
AA
Ngọt
p-aba
Ngọt
glutamat
Mặn
YE
Mặn
T, p-a, ba, n
Mặn
B, p-aba
Ngọt
Không
Ngọt
B12, b, n, t
Ngọt

Đặc tính ph n
biệt hác
Cần NaCl
Cần NaCl
Cần NaCl
pH axit
pH axit

-

13