Nghiên cứu động học vi sinh vật kỵ khí thu từ hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản tại kiên giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

CHÂU BẢO TRUNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VI SINH VẬT KỴ KHÍ
THU TỪ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CHẾ BIẾN THỦY SẢN TẠI KIÊN GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA - 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

CHÂU BẢO TRUNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VI SINH VẬT KỴ KHÍ
THU TỪ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CHẾ BIẾN THỦY SẢN TẠI KIÊN GIANG
LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngành:

Công nghệ Sinh học

Mã số:

60420201

Mã số học viên

56CH106

Quyết định giao đề tài:

67/QĐ-ĐHNT ngày 24/01/2017

Quyết định thành lập HĐ:
Ngày bảo vệ:

28/9/2019

Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. NGƠ ĐĂNG NGHĨA
Chủ tịch Hội đồng:

Phịng Đào tạo Sau đại học:

KHÁNH HÒA - 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu động học vi sinh vật kỵ
khí thu từ hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản tại Kiên Giang” là cơng trình
nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng được công bố trong bất cứ cơng trình khoa
học cùng cấp nào khác cho tới thời điểm này.

Kiên Giang, ngày ….. tháng …… năm 2019

Học viên thực hiện

Châu Bảo Trung

iii


LỜI CẢM ƠN
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thành gửi tới Thầy PGS.
TS. Ngơ Đăng Nghĩa đã tận tình hướng dẫn, góp ý cho em trong quá trình thực hiện
luận văn.
Đồng thời em cũng cảm ơn các Thầy, Cô của Viện Công nghệ Sinh học và Môi
trường đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất để em và các học viên của lớp Cao
học Công nghệ Sinh học và Môi trường K56 được tổ chức tại tỉnh Kiên Giang có cơ
hội học tập và nghiên cứu hoàn thành học phần cao học, cũng như hướng dẫn thực
hiện Luận văn tốt nghiệp này.
Em cũng chân thành cảm ơn toàn thể các Thầy, Cô Ban Giám hiệu của Trường
Đại học Nha Trang đã quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện cho những học viên chúng em
có cơ hội học tập nghiên cứu trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu khoa học đạt kết
quả tốt nhất.
Sau cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc đối với gia đình, bạn
bè cùng tồn thể học viên lớp Cao học Cơng nghệ Sinh học và Môi trường K56 được
tổ chức tại tỉnh Kiên Giang đã giúp đỡ nhau cùng hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.
Chân thành cảm ơn!

Kiên Giang, ngày …… tháng ..... năm 2019
Học viên thực hiện

Châu Bảo Trung

iv


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................iv
MỤC LỤC...................................................................................................................v
DANH MỤC KÝ HIỆU............................................................................................viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT......................................................................................ix
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................x
DANH MỤC HÌNH....................................................................................................xi
DANH MỤC ĐỒ THỊ ...............................................................................................xii
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN........................................................................................xiii
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU - NỘI DUNG - PHẠM VI - Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU.....................4
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................4
1.2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................4
1.2.3. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................4
1.2.4. Ý nghĩa nghiên cứu ............................................................................................5
Chương 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN......................................................................................6
2.1. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI THỦY SẢN .............................6
2.2. Q TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ .....................................................................7
2.2.1. Khí sinh học (biogas) .........................................................................................7
2.2.2. Các giai đoạn hình thành khí sinh học ................................................................7
2.2.3. Vi sinh vật tham gia quá trình kỵ khí..................................................................9
2.2.3.1. Các nhóm vi sinh vật tham gia q trình lên men kỵ khí..................................9
2.2.3.2. Q trình sinh trưởng và phát triển vi sinh vật...............................................10
2.2.3.3. Phân hủy sinh học nước thải giàu hữu cơ ......................................................11
v

2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí .......................................13
2.2.4.1. Nhiệt độ ........................................................................................................13
2.2.4.2. Thơng số pH .................................................................................................14
2.2.4.3. Thời gian tồn lưu...........................................................................................15
2.2.4.4. Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng .............................................................15
2.2.4.5. Ảnh hưởng của tải nạp chất hữu cơ ...............................................................16
2.2.4.6. Ảnh hưởng của các chất khoáng gây độc.......................................................17
2.2.4.7. Độ mặn .........................................................................................................18
2.2.4.8. Cạnh tranh giữa vi khuẩn lưu huỳnh và vi khuẩn mê-tan ...............................18
2.2.4.9. Khuấy trộn ....................................................................................................18
2.3. GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI THÍ NGHIỆM.............18
2.4. NHỮNG NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ..............................................................24
Chương 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................................27
3.1. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI...........................................27
3.2. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM .......................................................................................27
3.2.1. Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................27
3.2.2.1 Thí nghiệm 1: phân lập và xác định vi khuẩn .................................................28
3.2.2.2 Thí nghiệm 2: ủ kỵ khí trên mơ hình PTN ......................................................32
3.2.2.3. Thí nghiệm 3: ủ kỵ khí trên bể UASB tại cơng ty ..........................................35
3.2.3. Phương pháp phân tích mẫu .............................................................................36
3.2.4. Phương pháp xử lý số liệu................................................................................37
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.....................................................................39
4.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT QUẦN THỂ VI SINH VẬT KỴ KHÍ ...........................39
4.2. HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM ...........41
4.2.1. Thơng số ơ nhiễm nước thải đầu vào ................................................................41
4.2.2. Thông số vận hành mẻ ủ ..................................................................................42
4.2.2.1. Giá trị pH ......................................................................................................42
vi

4.2.2.2. Nhiệt độ ........................................................................................................43
4.2.3. Thông số ô nhiễm nước thải sau xử lý..............................................................44
4.2.3.1. Giá trị TSS ....................................................................................................44
4.2.3.2. Giá trị BOD5 .................................................................................................45
4.2.3.3. Giá trị COD...................................................................................................45
4.2.3.4. Giá trị TKN...................................................................................................46
4.2.3.5. Giá trị TP ......................................................................................................47
4.2.3.6. Tổng Coliform ..............................................................................................47
4.2.4. Kết quả đo đạc khí sinh ra ................................................................................48
4.2.4.1. Thể tích khí ...................................................................................................48
4.2.4.2. Khí thành phần..............................................................................................50
4.2.4.3. Năng suất sinh khí.........................................................................................51
4.3. ỨNG DỤNG KHẢO SÁT TRÊN BỂ UASB THỰC TẾ.....................................52
4.3.1. Kết quả phân tích mẫu nước khi thí nghiệm trên bể UASB ..............................52
4.3.2. So sánh với bể UASB vận hành bình thường....................................................54
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...........................................................56
4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................56
4.2. KHUYẾN NGHỊ.................................................................................................57
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................58
PHỤ LỤC.................................................................................................................... I

vii


DANH MỤC KÝ HIỆU

BOD

Nhu cầu ô-xy sinh học

COD

Nhu cầu ô-xy sinh hóa

HRT

Thời gian tồn lưu thủy lực trong mẻ ủ

MPN

Số khả hữu (đơn vị tính)

TKN

Tổng ni-tơ Kjeldahl

TP

Tổng phốt-pho

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng (Total Soluble Solids)

VS

Chất rắn bay hơi (Volatile Solid)

viii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

CBTS

Chế biến thủy sản

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

KCN

Khu công nghiệp

NTTS

Nước thải thủy sản

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UASB

Bể xử lý sinh học dịng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí
(Upflow Anearobic Sludge Blanket)

VSV

Vi sinh vật

ix


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Thành phần nước thải chế biến thủy sản.......................................................6
Bảng 2.2. Các khí thành phần trong biogas ..................................................................7
Bảng 2.3. Các dưỡng chất quan trọng cho VSV trong hầm ủ biogas ..........................16
Bảng 2.4. Khả năng gây độc của một số chất .............................................................17
Bảng 2.5. Nồng độ ô nhiễm của nước thải đưa vào trạm xử lý ...................................19
Bảng 3.1. Phương pháp phân tích các mẫu nước thí nghiệm ......................................37
Bảng 4.1. Thử nghiệm sinh hóa của các chủng vi khuẩn phân lập ..............................40
Bảng 4.2. Thông số nước thải đầu vào .......................................................................42
Bảng 4.3. Chất lượng nước thải khi xử lý bằng bể UASB có bổ sung vi khuẩn ..........53

x


DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Ba giai đoạn của q trình lên men kỵ khí ....................................................8
Hình 2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ ..........................14
Hình 2.3. Quy trình cơng nghệ hệ thống xử lý nước thải của doanh nghiệp................21
Hình 3.1. Sơ đồ tổng quát bố trí thí nghiệm ...............................................................28
Hình 3.2. Bình ủ thí nghiệm 1 L và thiết bị đo thể tích khí.........................................33
Hình 3.3. Mơ hình bình ủ kỵ khí theo mẻ 21 L...........................................................33
Hình 3.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ủ kỵ khí trên mơ hình PTN ....................................34
Hình 3.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ủ kỵ khí trên bể UASB thực tế...............................35
Hình 4.1. Kết quả nhuộm Gram các chủng vi khuẩn (độ phóng đại 1000 lần) ............39
Hình 4.2. Phản ứng định tính NH3 của 3 chủng vi khuẩn chọn lựa .............................39
Hình 4.3. Hoạt tính phân giải protein của các chủng vi khuẩn phân lập......................40

xi


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị 4.1. Hoạt tính phân giải protease của các chủng vi khuẩn ................................41
Đồ thị 4.2. Giá trị pH của các nghiệm thức thí nghiệm...............................................43
Đồ thị 4.3. Nhiệt độ của các nghiệm thức thí nghiệm.................................................44
Đồ thị 4.4. Giá trị TSS của các nghiệm thức thí nghiệm.............................................44
Đồ thị 4.5. Giá trị BOD5 của các nghiệm thức thí nghiệm .........................................45
Đồ thị 4.6. Giá trị COD của các nghiệm thức thí nghiệm ...........................................46
Đồ thị 4.7. Giá trị TKN của các nghiệm thức thí nghiệm ...........................................46
Đồ thị 4.8. Giá trị TP của các nghiệm thức thí nghiệm...............................................47
Đồ thị 4.9. Giá trị tổng Coliform của các nghiệm thức thí nghiệm .............................48
Đồ thị 4.10. Lượng khí sinh ra tại các thời điểm đo đạc .............................................48
Đồ thị 4.11. Trung bình lượng khí sinh ra hàng ngày của các nghiệm thức ................49
Đồ thị 4.12. Lượng biogas sinh ra tích lũy của các nghiệm thức ................................50
Đồ thị 4.13. Tỷ lệ các khí thành phần của nghiệm thức thí nghiệm ............................51
Đồ thị 3.14. Năng suất sinh khí của các nghiệm thức thí nghiệm ...............................52

Đồ thị 4.15. Hiệu suất xử lý của bể UASB khi có và khơng bổ sung vi khuẩn............54

xii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Nghiên cứu này được thực hiện nhằm khảo sát khả năng phân hủy kỵ khí của
nước thải ngành chế biến thủy sản ở những ngưỡng nhiệt độ khác nhau, gồm 30oC,
35oC, 40oC. Trước đó, mẫu nước thải của doanh nghiệp chế biến thủy sản trên địa bàn
tỉnh Kiên Giang đã thu thập, phân lập và tuyển chọn được chủng vi khuẩn Bacillus kỵ
khí tùy nghi. Chủng vi khuẩn này được nuôi cấy thuần và sử dụng cho các thí nghiệm
xử lý nước thải chế biến thủy sản ở điều kiện phịng thí nghiệm và ứng dụng thực tế tại
doanh nghiệp. Ở quy mơ phịng thí nghiệm, các bình ủ 21 L được sử dụng để phân hủy
kỵ khí nước thải chế biến thủy sản trong điều kiện bổ sung vi khuẩn Bacillus. Kết quả
phân tích mẫu nước trước và sau q trình phân hủy khơng có sự khác biệt về hiệu
suất xử lý giữa các nghiệm thức thí nghiệm. Nghiệm thức ở nhiệt độ 35oC có năng suất
sinh khí và chất lượng khí cao hơn các nghiệm thức 30oC và 40oC. Đối với thí nghiệm
bổ sung vi khuẩn Bacillus trực tiếp vào bể UASB đang vận hành tại doanh nghiệp,
hiệu suất xử lý nước thải tăng so với khi vận hành bể UASB trong điều kiện bình
thường. Chênh lệch hiệu suất xử lý giữa hai cách thức vận hành bể UASB đạt từ 13,4 26,3%. Hầu hết các thông số ô nhiễm khảo sát (trừ TKN) trong nước thải sau khi xử lý
có thể đạt được cột B theo yêu cầu xả thải của QCVN 11-MT:2015/BTNMT. Các kết
quả thí nghiệm định hướng cho việc hồn lưu nước thải về bể phân hủy kỵ khí để cung
cấp vi khuẩn có ích cho q trình xử lý, đồng thời tận dụng biogas sản sinh từ bể phân
hủy kỵ khí để gia nhiệt cho nước thải, làm tăng năng suất sinh khí và cải thiện chất
lượng khí gas.
Từ khóa: bể UASB, động học vi sinh vật, nhiệt độ mẻ ủ, nước thải chế biến thủy
sản, vi khuẩn Bacillus, xử lý kỵ khí

xiii

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Với vị trí địa lý thuận lợi, khí hậu nhiệt đới gió mùa, địa hình đa dạng trải dài từ
Bắc vào Nam, đường bờ biển dài, sơng ngịi chằng chịt, tất cả những điều đó tạo điều
kiện cho Việt Nam phát triển ngành ni trồng thủy sản. Nuôi trồng, đánh bắt và chế
biến thủy sản (CBTS) là một ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam, đem lại nguồn
lợi không nhỏ cho sự phát triển kinh tế của đất nước. Hiện tại xuất khẩu thủy sản nước
ta nằm trong nhóm các quốc gia có giá trị thủy sản xuất khẩu hàng đầu thế giới. Tổng
Cục Thủy sản (2018) ước tính giá trị xuất khẩu thủy sản 5 tháng đầu năm 2018 đạt 3,1
tỷ USD, tăng 11,1% so với cùng kỳ năm 2017. Đồng bằng sơng Cửu Long (ĐBSCL)
là vùng có thế mạnh về chế biến và xuất khẩu thủy sản, đem lại lợi nhuận đáng kể cho
Việt Nam nói chung và của người dân ni trồng thủy sản nói riêng.
Với lợi thế hơn 200 km bờ biển, ngư trường rộng khoảng 63.000 km2, Kiên
Giang luôn nằm trong tốp các tỉnh dẫn đầu về số lượng và quy mơ tàu cá. Năm 2018
cả tỉnh có khoảng 10.763 tàu, tốc độ tăng trưởng bình quân 1,33%/năm; trong đó có
10.364 tàu khai thác và 376 tàu dịch vụ hậu cần nghề cá. Sản lượng khai thác thủy sản
hàng năm tăng, chiếm khoảng 16% tổng sản lượng cả nước và trên 40% sản lượng
khai thác của vùng ĐBSCL (UBND tỉnh Kiên Giang, 2018). Sản lượng khai thác thủy
sản năm 2017 đạt 765.275 tấn; năm 2018 đạt khoảng 560.000 tấn, trong đó ước tính
sản lượng từ nghề lưới kéo chiếm trên 75% tổng sản lượng khai thác của tỉnh. Bên
cạnh đó, diện tích ni trồng thủy sản tồn tỉnh tăng liên tục. Diện tích ni trồng thủy
sản năm 2017 là 240.630 ha, năm 2018 là khoảng 250.224 ha. Sản lượng nuôi trồng
thủy sản năm 2017 đạt 217.041 tấn, năm 2018 tăng 1,02% đạt khoảng 222.388 tấn
(Tổng Cục Thống kê, 2018).
Với những lợi thế về khai thác và nuôi trồng thủy sản, ngành cơng nghiệp chế
biến của tỉnh đã có bước phát triển vượt bậc, tận dụng tốt nguồn nguyên liệu tại chỗ,
tạo thêm giá trị gia tăng, giải quyết việc làm cho người lao động, tăng nguồn thu cho
ngân sách. Giá trị của ngành công nghiệp này trong giai đoạn 2006 - 2010 đạt tăng
trưởng bình quân 11,73%, chiếm tỷ trọng 22 - 26% trong giá trị sản xuất cơng nghiệp

của tỉnh. Tỉnh đã hình thành khu cơng nghiệp chế biến tập trung tại cảng cá Tắc Cậu 1


cảng cá có quy mơ lớn nhất nước. Dự kiến đến năm 2020 tỉnh sẽ có giá trị kim ngạch
xuất khẩu các mặt hàng chế biến đạt mức 1 tỷ USD/năm (Trương Anh Sáng, 2018).
Bên cạnh những lợi ích kinh tế mang lại, sự phát triển của ngành CBTS cũng gây
ra vấn nạn ô nhiễm môi trường. Ngành CBTS tác động với những đặc trưng cơ bản
như khí thải gây ô nhiễm môi trường bởi những mùi hôi phát sinh từ nguồn phế thải
được lưu trữ trong quá trình sản xuất. Chất thải rắn từ dây chuyền chế biến thủy sản
gồm đầu, xương, vây, nội tạng mực và cá. Nước thải sản xuất chiếm 85 - 90% tổng
lượng nước thải phát sinh từ hoạt động rửa nguyên liệu chế biến (Nguyễn Thế Đồng và
cs., 2011). Trong các nguồn phát sinh ô nhiễm từ dây chuyền CBTS thì nước thải là
nguồn gây ơ nhiễm nghiêm trọng nhất vì đổ vào mơi trường lượng nước thải lớn có
nồng độ ơ nhiễm cao do tiếp nhận nguồn protein và lipid từ mực, tôm, cá.
Mức độ ơ nhiễm dịng nước thải của CBTS biến động mạnh phụ thuộc vào sản
phẩm chế biến, theo mùa, vụ, thậm chí ngay trong ngày làm việc. Sự khác nhau trong
nguyên liệu thô dẫn đến tiêu thụ nước khác nhau, chẳng hạn cá da trơn tiêu thụ 5 - 7
m3/tấn sản phẩm, tôm đông lạnh 4 - 6 m3/tấn sản phẩm, thủy sản đông lạnh hỗn hợp 4 6 m3/tấn sản phẩm. Quá trình CBTS thải ra một lượng nước thải lớn có nồng độ chất ơ
nhiễm cao: pH từ 5,5 - 9,0, SS từ 50 - 194 mg/L, COD từ 694 - 2070 mg/L, BOD5 từ
391 - 1539 mg/L, tổng N từ 30 - 100 mg/L, tổng P từ 3 - 50 mg/L, dầu và mỡ 2,4 - 100
mg/L (Tổng Cục Mơi trường, 2011). Nước thải có khả năng phân hủy sinh học cao thể
hiện qua tỉ lệ BOD/COD, tỷ lệ này dao động từ 0,6 - 0,9 (Lâm Minh Triết và cs.,
2008). Chowdhury et al. (2010) ghi nhận chất hữu cơ trong nước CBTS có nồng độ
cao: BOD5 từ 1200 - 6000 mg/L, COD từ 3000 - 10000 mg/L, ni-tơ và phốt-pho có
mặt trong nước thải CBTS với thành phần nhỏ nhưng các chất rắn lơ lửng khá cao từ
2000 - 3000 mg/L. Với hàm lượng chất hữu cơ cao, nước thải chế biến thủy sản có khả
năng phân hủy sinh học cao.
Cụm công nghiệp Cảng cá Tắc Cậu, huyện Châu Thành, tỉnh Kiên Giang - là nơi
tập trung nhiều cơ sở hoạt động về chế biến thủy sản trong tỉnh, trung bình một ngày
có khoảng từ 3.000 đến 4.500 m3 nước thải sản xuất được thải ra sông Cái Bé. Các cơ

sở chế biến thủy sản này đều đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải kỵ khí kết hợp hiếu
khí. Tuy nhiên, số liệu thanh - kiểm tra của Sở Tài nguyên và Môi trường cho thấy có
đến 98% cơ sở được thanh - kiểm tra có hành vi xả nước thải vượt quy chuẩn cho phép
xả thải vào môi trường (Sở Tài nguyên và Mơi trường tỉnh Kiên Giang, 2018). Có thể
thấy các hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản tại cụm công nghiệp này không đạt
2


hiệu suất xử lý, các thông số ô nhiễm trong nước thải đều vượt ngưỡng cho phép, nếu
không xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Để xử lý nước thải CBTS, Tổng Cục Môi trường đã giới thiệu các qui trình xử lý
tiêu biểu, trong đó cơng đoạn xử lý chính và quyết định đến hiệu suất xử lý chung của
tồn hệ thống là cơng đoạn xử lý sinh học (Nguyễn Thế Đồng và cs., 2011). Khâu xử
lý sinh học đang được áp dụng đối với ngành CBTS bao gồm quy trình sinh học hiếu
khí và kỵ khí. Hiện nay, hầu hết các hệ thống xử lý nước thải ở các xí nghiệp CBTS sử
dụng bể bùn hoạt tính. Tuy nhiên, việc sử dụng bể bùn hoạt tính có nhược điểm tốn
nhiều diện tích, tiêu tốn năng lượng cho các hệ thống xử lý và vấn đề bùn khối khó
lắng trong q trình vận hành (Lê Hồng Việt, 2015). Cịn q trình xử lý nước thải
theo cơng nghệ lên men kỵ khí có lợi thế là xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao,
sản sinh lượng bùn ít hơn và có thể thu được khí sinh học (biogas) từ nước thải (Lê
Hồng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014).
Tuy nhiên đối với một công trình xử lý kỵ khí, hiệu suất xử lý phụ thuộc nhiều
vào các điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, tỷ lệ C/N, tải nạp chất hữu cơ, độc
chất, độ mặn… (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014). Trong đó nhiệt độ là
một thơng số được nhiều nhóm tác giả nghiên cứu. Mendez, Lema & Soto (1995) đã
ghi nhận nồng độ COD được loại bỏ ở nghiệm thức ưa nhiệt cao hơn nghiệm thức ưa
ấm (73% so với 64%) khi xử lý nước thải CBTS bằng bể phản ứng màng lọc kỵ khí.
Đối với nước thải nhà máy giấy, bể kỵ khí vận hành ở mức nhiệt độ ưa nhiệt có hiệu
suất xử lý cao hơn và sản sinh lượng biogas cao hơn vận hành ở mức ưa ấm (Yilmaz,
Yuceer & Basibuyuk, 2008; Ahn & Forster, 2002). Nghiên cứu của Abeynayaka &

Visvanathan (2011) xử lý nước rỉ đường trên bể phản ứng màng lọc kỵ khí cũng ghi
nhận hiệu suất loại bỏ COD của nghiệm thức ưa nhiệt cao hơn, đồng thời bùn tạo ra ít
hơn nghiệm thức ưa ấm. Thông số nhiệt độ được quan tâm nghiên cứu vì quá trình xử
lý nước thải bằng bể kỵ khí sinh ra biogas - loại khí có nhiệt trị cao - có thể tận dụng
làm năng lượng để tăng nhiệt độ cho nước thải lên đến ngưỡng ưa nhiệt, kích thích q
trình hoạt động của hệ VSV trong bể, giúp làm giảm thời gian tồn lưu, tăng tải lượng
nạp và gia tăng lượng biogas thu được.
Đề tài “Nghiên cứu động học vi sinh vật kỵ khí thu từ hệ thống xử lý nước thải
chế biến thủy sản tại Kiên Giang” được thực hiện tìm hiểu quá trình chuyển hóa các
chất hữu cơ thơng qua hệ VSV kỵ khí trong nước thải CBTS ở các mức nhiệt độ khác
nhau. Từ những kết quả ghi nhận, đề xuất áp dụng cho xử lý nước thải CBTS trên địa
bàn tỉnh đạt hiệu quả hơn.
3


1.2. MỤC TIÊU - NỘI DUNG - PHẠM VI - Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát: nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản thơng
qua khảo sát điều kiện thích hợp cho hoạt động của VSV kỵ khí.
Mục tiêu cụ thể:
- Chọn lọc chủng vi khuẩn thích ứng tốt với quá trình phân hủy kỵ khí nước thải CBTS.
- Đánh giá khả năng xử lý nước thải CBTS khi bổ sung chủng VSV đã xác định
ở điều kiện phịng thí nghiệm.
- Đánh giá hiệu quả vận hành của hệ thống UASB thực tế xử lý nước thải CBTS
có bổ sung chủng VSV đã xác định.
1.2.2. Nội dung nghiên cứu
Thu thập một số mẫu vi sinh vật kỵ khí trong các hệ thống xử lý nước thải CBTS
tại tỉnh Kiên Giang. Phân lập và ni cấy vi sinh vật để làm thí nghiệm xử lý nước
thải. Chọn chủng vi khuẩn phù hợp để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
Bố trí mơ hình ủ kỵ khí 21 L trong điều kiện phịng thí nghiệm. Xác định các

thơng số nước thải đầu vào, đầu ra (pH, TSS, COD, BOD, TKN, TP, tổng Coliform, thể
tích và thành phần biogas) để đánh giá hiệu suất xử lý.
Ứng dụng chủng vi khuẩn đã chọn vào xử lý thực tế trên bể UASB tại một nhà
máy CBTS trên địa bàn tỉnh Kiên Giang.
1.2.3. Phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
- Chủng vi khuẩn: để phù hợp với điều kiện thực tế xử lý nước thải bằng bể
UASB tại các doanh nghiệp CBTS, đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu những chủng vi
khuẩn tùy nghi để chọn được chủng vi khuẩn phù hợp với thực tế xử lý, cụ thể là
chủng vi khuẩn thuộc chi Bacillus.
- Nước thải: nước thải thí nghiệm được thu thập tại Cơng ty Cổ phần Chế biến và
Dịch vụ Thủy sản Cà Mau nằm tại khu công nghiệp (KCN) Cảng cá Tắc Cậu, ấp Minh
Phong, xã Bình An, huyện Châu Thành, tỉnh Kiên Giang. Đây là doanh nghiệp sản
xuất sản phẩm surimi với nguyên liệu từ tôm, cá, mực.
4


Điều kiện thí nghiệm: q trình phân hủy kỵ khí chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố
môi trường như nhiệt độ, độ pH, thời gian tồn lưu, tỷ lệ C/N, hàm lượng chất hữu cơ,
độc chất, độ mặn… Trong khuôn khổ đề tài này chỉ khảo sát ảnh hưởng của thông số
nhiệt độ đến hiệu suất xử lý nước thải với mục đích tận dụng lượng biogas sinh ra để
nâng nhiệt độ nước thải.
Phạm vi nghiên cứu: đề tài thực hiện trên mơ hình xử lý kỵ khí 21 L quy mơ
phịng thí nghiệm ở ba mức nhiệt độ 30oC, 35oC và 40oC; và trên bể UASB thể tích
400 m3 thực tế tại Công ty Cổ phần Chế biến và Dịch vụ Thủy sản Cà Mau, nhưng chỉ
ở điều kiện nhiệt độ thường.
1.2.4. Ý nghĩa nghiên cứu
Ý nghĩa khoa học: cấu trúc các thí nghiệm thực hiện trong khn khổ đề tài chặt
chẽ, từ (i) các thí nghiệm phân lập và tuyển chọn dòng vi khuẩn, (ii) bổ sung vi khuẩn
cho mẻ xử lý kỵ khí nước thải CBTS ở quy mơ phịng thí nghiệm, (iii) ứng dụng thực

tế bổ sung vi khuẩn vào xử lý nước thải CBTS trên bể UASB đang vận hành. Ngoại
trừ thí nghiệm thực tế chỉ tiến hành một lần, các thí nghiệm khác đều có ba lần lặp lại
đảm bảo độ tin cậy của số liệu phân tích.
Ý nghĩa thực tế: các thử nghiệm của đề tài tiến hành từ mơ hình trong phịng thí
nghiệm ra bể xử lý thực tế, do đó kết quả có tính ứng dụng cao.

5


Chương 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Nước thải CBTS chứa phần lớn các chất hữu cơ có nguồn gốc từ động vật và có
thành phần chủ yếu là protein, carbonhydrate, và chất béo. Khi thải ra sẽ làm suy giảm
nồng độ ô-xy hòa tan trong nguồn tiếp nhận do VSV sử dụng lượng ơ-xy hịa tan để
phân hủy các chất hữu cơ. Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, làm
giảm độ sâu của tầng nước được ánh sáng chiếu xuống gây ảnh hưởng đến quá trình
quang hợp của tảo, rong rêu. Các chất dinh dưỡng với nồng độ cao gây ra hiện tượng
phú dưỡng, rong tảo phát triển làm suy giảm chất lượng nguồn nước. Các vi khuẩn gây
bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt. Con người trực
tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay có thể nhiễm các bệnh dịch như lỵ, thương
hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính (Nguyễn Thế Đồng và
cs., 2011).
Tất cả các cơng đoạn sản xuất của q trình CBTS đều phát sinh một lượng lớn
nước thải. Lượng nước thải của một cơ sở CBTS xấp xỉ 90% lượng nước cấp hàng
ngày với điều kiện tách triệt để nguồn nước mưa (Lâm Minh Triết và cs., 2008).
Bảng 2.1. Thành phần nước thải chế biến thủy sản
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ ô nhiễm
Tôm đông lạnh

Cá da trơn

Thủy sản đông lạnh

pH

-

6,5 - 9,0

6,5 - 7,0

5,5 - 9,0

SS

mg/L

100 - 300

500 - 1200

50 - 194

COD

mg/L

800 - 2000

800 - 2500

694 - 2070

BOD5

mg/L

500 - 1500

500 - 2500

391 - 1539

N tổng

mg/L

50 - 200

100 - 300

30 - 100

P tổng

mg/L

10 - 20

50 - 100

3 - 50

Dầu mỡ

mg/L

-

250 - 830

2,4 - 100,0

(Nguồn: Tổng Cục Môi trường, 2009)

6


Trong quá trình CBTS, sự khác biệt trong nguyên liệu thô và yêu cầu thành phẩm
dẫn đến tiêu thụ nước khác nhau. Do sự phong phú và đa dạng về loại nguyên liệu và
sản phẩm nên thành phần và tính chất nước thải chế biến các loại thủy sản cũng hết
sức đa dạng và phức tạp (Nguyễn Thế Đồng và cs., 2011).
2.2. Q TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ
2.2.1. Khí sinh học (biogas)
Biogas là một hỗn hợp khí sản sinh từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới
tác động của vi khuẩn trong mơi trường kỵ khí. Thành phần khí chủ yếu trong biogas

là CH4 (chiếm khoảng 55 - 77%), CO2, H2S, N2, H2.
Bảng 2.2. Các khí thành phần trong biogas
Khí thành phần

Rise-AT (1998)

Polpraset (1989)

CH4

55 - 70%

55 - 65%

CO2

30 - 45%

23 - 45%

N2

0 - 3%

0 - 3%

H2

0 - 1%

0 - 1%

H2 S

200 - 4000 (theo thể tích)

-

Năng lượng

20 - 25 MJ/m3 chuẩn

-

Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014), mê-tan có nhiệt trị cao
(gần 9000 kcal/m3), do đó nhiệt trị của biogas sẽ tùy thuộc vào phần trăm của mê-tan
hiện diện trong biogas và biến thiên trong khoảng 4500 - 6000 kcal/m3.
2.2.2. Các giai đoạn hình thành khí sinh học
Q trình lên men kỵ khí chất thải diễn ra phức tạp và có rất nhiều phản ứng xảy
ra, cuối cùng tạo ra khí CH4, CO2 và một số chất khác. Quá trình này diễn ra dưới tác
dụng của VSV kỵ khí giúp phân hủy những chất hữu cơ dạng phức tạp thành dạng đơn
giản, một lượng đáng kể chuyển thành khí và dạng chất hịa tan, chất trung gian và mỗi
phản ứng sẽ được xúc tác bởi một enzyme hay chất xúc tác.
Phương trình đơn giản hóa q trình phân hủy kỵ khí:
Chất hữu cơ

lên men kỵ khí

CH4 + CO2 + H2 + H2S + Q
7

Q trình phân hủy kỵ khí được chia làm 3 giai đoạn chính (Lê Hồng Việt &
Nguyễn Võ Châu Ngân, 2015):
- Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân và lên men các chất hữu cơ cao
Nguyên liệu chứa phần lớn các chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo,
lignin, cellulose, cacbohydrate và một vài chất ở dạng không hòa tan bị phân hủy
thành các chất hữu cơ đơn giản dễ hòa tan trong nước như đường đơn, pép-tit,
glycerin, a-xít béo, a-xít a-min. Ở giai đoạn này các chất hữu cơ bị phân hủy bởi các
enzyme ngoại bào.
Phản ứng thủy phân cellulose, lignin thành các chất hữu cơ đơn giản xảy ra chậm
hơn ở giai đoạn này và các giai đoạn sau, yếu tố này sẽ hạn chế tốc độ q trình phân
hủy kỵ khí. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào nguyên liệu nạp, mật độ vi khuẩn trong
hầm ủ và các yếu tố môi trường như pH và nhiệt độ.
- Giai đoạn 2: Giai đoạn a-xít và khí hydrơ
Chất hữu cơ đơn giản từ q trình thủy phân được các vi khuẩn Acetogenic
chuyển hóa thành a-xít a-xê-tíc, H2 và CO2. Tỷ lệ của các sản phẩm này phụ thuộc vào
hệ vi sinh vật trong hầm ủ và các điều kiện môi trường.

Giai đoạn I
Thủy phân, lên men

Giai đoạn II
Sinh a-xít và H2

Giai đoạn III
Sinh CH4

Hình 2.1. Ba giai đoạn của q trình lên men kỵ khí
(Nguồn: Lê Hồng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2015; trích từ Mc. Carty, 1981)

8


- Giai đoạn 3: Giai đoạn sinh khí mê-tan
Các sản phẩm của giai đoạn 2 sẽ được chuyển đổi thành CH4 và các sản phẩm
khác bởi nhóm vi khuẩn mê-tan. Tốc độ phát triển của vi khuẩn mê-tan chậm hơn các
vi khuẩn ở giao đoạn thủy phân và a-xít hóa. Các vi khuẩn mê-tan sử dụng a-xít acetic,
methanol, CO2 và H2 sản xuất mê-tan, trong đó a-xít acetic là chất nền quan trọng nhất
với khoảng 70% mê-tan được sinh ra. Phần mê-tan còn lại được sản xuất từ CO2 và H2,
một vài chất nền khác cũng được sử dụng cho việt tạo khí CH4 như a-xít formic trong
q trình lên men kỵ khí.
2.2.3. Vi sinh vật tham gia q trình kỵ khí
2.2.3.1. Các nhóm vi sinh vật tham gia q trình lên men kỵ khí
Theo Đỗ Hồng Lan Chi và cs. (2014), có bốn nhóm VSV khác nhau tham gia vào
q trình chuyển hóa hợp chất hữu cơ phức tạp thành CH4 và CO2 và chúng hoạt động
theo mối quan hệ hỗ trợ nhau.
- Nhóm 1 - vi khuẩn thủy phân: nhóm này phân hủy các chất hữu cơ phức tạp
(protein, cellulose, lignin, lipid) thành những đơn phân hòa tan như a-xít amin,
glucose, a-xít béo và glycerol. Những đơn phân tử này sẽ được nhóm vi khuẩn thứ 2
trực tiếp sử dụng ngay. Quá trình thủy phân này được xúc tác bởi enzyme ngoại bào
như cellulose, protease và lipase. Tuy nhiên quá trình thủy phân diễn ra tương đối
chậm và có thể giới hạn khả năng phân hủy kỵ khí của một số chất thải có nguồn gốc
như cellulose, có chứa lignin.
- Nhóm 2 - vi khuẩn lên men axit: nhóm này chuyển hóa đường, a-xít amin, a-xít
béo tạo thành các a-xít hữu cơ như acetic, propionic, fromic, lactic, butyric, succinic,
acetate, CO2 và H2. Acetate là sản phẩm chính của quá trình lên men carbonhydrate.
Các sản phẩm tạo thành khác nhau tùy thuộc vào loại vi khuẩn và điều kiện nuối cấy
(nhiệt độ, pH, thế ơ-xy hóa khử…).
- Nhóm 3 - vi khuẩn acetic: vi khuẩn Syntrobacter wolinii và Syntrophomonas
wolfei chuyển hóa các a-xít béo và alcol thành acetate, hydrogen và CO2 mà chúng sẽ

được vi khuẩn mê-tan sử dụng tiếp theo. Dưới áp suất riêng phần của hydrogen khá
cao, sự tạo thành acetate sẽ giảm và cơ chất được chuyển hóa thành a-xít propionic,
butyric và ethanol hơn mê-tan. Do vậy có mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn
9


acetogenic và vi khuẩn mê-tan. Vi khuẩn sinh mê-tan sẽ đạt được thế hydrogen thấp
mà vi khuẩn acetogenic cần.
Ethanol, a-xít propionic và butyric được chuyển hóa thành a-xít acetic bởi nhóm
vi khuẩn Acetogenic theo phương trình sau:
CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + 2H2
CH3CH2COOH + 2H2O  CH3COOH +CO2 + 2H2
CH3CH2CH2COOH + 2H2O  2CH3COOH + 2H2
- Nhóm 4 - vi khuẩn mê-tan: nhóm này bao gồm cả gram âm và gram dương với
các hình dạng khác nhau. Vi khuẩn mê-tan tăng trưởng chậm với thời gian tồn tại từ 3
ngày ở 35oC lên đến 50 ngày ở 10oC.
Vi khuẩn mê-tan được chia thành 2 nhóm phụ:
o Nhóm vi khuẩn mê-tan hydrogenotrophic: sử dụng hydrogen hóa tự dưỡng
chuyển hóa hydrogen và CO2 thành mê-tan. Nhóm này giúp duy trì áp suất riêng phân
thấp cần thiết để chuyển hóa a-xít bay hơi và alcol acetate.
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O
o Nhóm vi khuẩn mê-tan acetotrophic, còn gọi là vi khuẩn phân giải acetate,
chúng chuyển acetate thành mê-tan và CO2.
CH3COOH  CH4 + CO2
2.2.3.2. Quá trình sinh trưởng và phát triển vi sinh vật
Trong các bể sinh học, vi khuẩn đóng vai trị quan trọng và chịu trách nhiệm
phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải. Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn
trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2015).
- Giai đoạn chậm: xảy ra khi bể bắt đầu hoạt động. Đây là giai đoạn để các vi
khuẩn thích nghi với mơi trường mới và bắt đầu q trình phân bào.

- Giai đoạn tăng trưởng: các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về
số lượng. Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và
lượng thức ăn trong môi trường.

10


- Giai đoạn cân bằng: mật độ vi khuẩn được giữ ở một lượng ổn định do các chất
dinh dưỡng cần cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết, số lượng vi
khuẩn sinh ra bằng số lượng vi khuẩn chết đi.
- Giai đoạn chết: trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết đi lớn hơn số lượng
vi khuẩn sinh ra, do đó mật độ vi khuẩn trong bể giảm nhanh.
2.2.3.3. Phân hủy sinh học nước thải giàu hữu cơ
Hoạt động tích cực của các VSV phân giải hợp chất hữu cơ giúp giải phóng
những tồn tại hữu cơ gây ô nhiễm nguồn nước. Cơ chế các hoạt động phân giải chất
hữu cơ của VSV hữu ích chính là cơ chế của q trình trao đổi chất và trao đổi năng
lượng trong cơ thể chúng. Nấm, động vật nguyên sinh và đa số vi khuẩn là VSV dị
dưỡng nên chúng cần chất hữu cơ từ bên ngồi mơi trường làm thức ăn. Chúng sử
dụng những chất này để thu nhận các tiền chất cho việc tạo nên tế bào của mình và thu
nhận năng lượng cho các q trình sống. Khi đó vật chất hữu cơ bị VSV biến đổi thành
các chất nghèo năng lượng và cuối cùng trong những điều kiện phù hợp thì chuyển hóa
thành những chất vơ cơ ban đầu (Lê Hồng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014).
Đối với những loại nước thải giàu hữu cơ, các biện pháp xử lý sinh học mang lại
hiệu quả cao do khả năng phân hủy sinh học tốt các chất ô nhiễm protein. Đại diện các
nhóm VSV hữu ích chuyển hóa các hợp chất carbonhydrate gồm các chi Aerobacter,
Bacillus, Lactobacillus, Streptococus, Cellulomonas… (Frolund et al., 1995). Trong
quá trình xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, sự phân giải protein mở đầu bằng
giai đoạn thủy phân và một số nghiên cứu đã xác nhận đây là giai đoạn quan trọng
quyết định tốc độ và hiệu quả xử lý (Burgess & Pletschke, 2008). Ở giai đoạn này
đóng vai trị chính là một số nhóm VSV có khả năng sinh tổng hợp enzyme ngoại bào

phân giải các hợp chất protein không tan thành các chất đơn phân tử dễ tan và dễ hấp
thụ. Trong số các VSV có khả năng sinh enzyme ngoại bào cao, nhóm VSV thuộc chi
Bacillus được ghi nhận như là nhóm có khả năng sử dụng đa dạng nguồn cơ chất cho
việc tăng sinh khối và phát triển (Ngô Tự Thành và cs., 2009).
Vi khuẩn thuộc chi Bacillus phân bố rất rộng trong tự nhiên, trong rất nhiều môi
trường (đất, nước, khơng khí, thực phẩm…) và gồm nhiều nhóm sinh lý sinh thái khác
nhau (ưa ấm, ưa nhiệt, ưa lạnh…) với khoảng gần 500 loài và dưới loài. Do sự đa dạng
sinh thái và đa dạng loài, các hoạt chất sinh học của chúng cũng phong phú: các enzym
11


ngoại bào, các chất kháng khuẩn và kháng nấm, các chất kích thích sinh trưởng thực
vật, các chất hoạt động bề mặt… (Sharmin et al., 2005).
Bacillus là những vi khuẩn Gram dương, hình que, có bào tử, sinh trưởng trong
điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí khơng bắt buộc, thuộc nhóm vi khuẩn dị dưỡng hoại
sinh. Về mặt dinh dưỡng và sinh trưởng, Bacillus là những vi khuẩn hóa dị dưỡng hữu
cơ tùy tiện có khả năng sử dụng nhiều các hợp chất hữu cơ đơn giản như đường, a-xít
amin, các a-xít hữu cơ. Trong một số trường hợp chúng lên men carbonhydrate thông
qua chuỗi các phản ứng phức tạp tạo ra glycerol và butanediol. Một số ít lồi như
Bacillus megaterium lại không cần đến các yếu tố sinh trưởng hữu cơ, một số khác cần
có vitamin B hoặc các a-xít a-min. Phần lớn Bacillus là các vi khuẩn ưa ấm với nhiệt
độ sinh trưởng tối ưu từ 30 - 45oC, riêng một số lồi có thể sinh trưởng ở 65oC. Một số
lồi ưa lạnh có thể sinh trưởng và hình thành nội bào tửở 0oC. pH sinh trưởng rất khác
nhau từ 2 - 11. Đa số vi khuẩn Bacillus sinh trưởng tốt ở pH = 7, một số phù hợp với
pH = 9 như Bacillus alcalophillus, hay có lồi phù hợp với pH từ 2 đến 6 như Bacillus
acidtocaldrius (Sharmin et al., 2005).
Trừ vi khuẩn Bacillus anthracis gây bệnh than cho người, tất cả các vi khuẩn
Bacillus khác được coi là không độc hại cho người. Bacillus làm sạch môi trường nước
nhờ khả năng sinh enzyme phân hủy chất hữu cơ: proteaza phân hủy protein, amylaza
phân hủy tinh bột, xenlulaza phân hủy xenlulozo, kitinaza phân hủy chitin. Ngoài chức

năng phân hủy các hợp chất hữu cơ làm sạch môi trường thì chúng cịn tác dụng kiểm
sốt sự phát triển quá mức các VSV gây bệnh do cơ chế cạnh tranh nguồn dinh dưỡng,
giữ cho môi trường luôn ở trạng thái cân bằng sinh học. Đặc điểm quan trọng nhất của
chi Bacillus là khả năng tạo nội bào tử, nhất là trong những điều kiện bất lợi như cạn
kiệt nguồn dinh dưỡng, nhiệt độ cao, tia bức xạ, hóa chất… Bào tử Bacillus có thể tồn
tại rất lâu thậm chí trong nhiều năm, khi gặp điều kiện thuận lợi có thể nảy mầm, phát
triển thành tế bào dinh dưỡng. Trong quá trình hình thành bào tử, Bacillus thường sản
sinh ra các hợp chất có hoạt tính sinh học ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Một trong
những đặc tính đó là sinh enzyme phân hủy hữu cơ như proteaza, amylaza, xenlulaza.
Proteaza là enzyme xúc tác sự thủy phân liên kết peptit (CO-NH) trong phân tử protein
và các chất tương tự; sản phẩm thủy phân là các axit amin, sản phẩm trung gian là các
peptit có mạch dài ngắn khác nhau. Enzyme amylaza có tác dụng thủy phân tinh bột,
q trình trải qua giai đoạn dextrin hóa, khi đó chỉ một số liên kết trong phân tử cơ
12