Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi khuẩn bacillus sinh enzyme protease nhằm ứng dụng trong xử lý nước thải thủy sản trên địa bàn thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA SINH –MÔI TRƢ
ỜNG

NGUYỄN THỊTHU HIỀN

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ
CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS SINH ENZYME
PROTEASE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG
XỬ LÝ NƢ
ỚC THẢI THỦY SẢN TRÊN
ĐỊ
A BÀN THÀNH PHỐĐÀNẴNG

Đà ẵng
N–Năm

2014


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA SINH –MÔI TRƢ
ỜNG

NGUYỄN THỊTHU HIỀN

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ
CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS SINH ENZYME
PROTEASE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG

XỬ LÝ NƢ
ỚC THẢI THỦY SẢN TRÊN
ĐỊ
A BÀN THÀNH PHỐĐÀ ẴN
NG

Ngành: Cửnhân Sinh –Môi ờng
trƣ

Ngƣ
ời ớ
hƣ
ng dẫn: ThS. Nguyễ
n ThịLan

Đà ẵng
N–Năm
2014

Phƣơng


LỜI

CAM

ĐOAN

7{L[LQFDPÿRDQÿk\OjF{QJWUuQKQ
ͱu cͯa riêng tôi.

Các s͙li͏
u, k͇
t qu̫nêu trong nghiên cͱu là hồn tồn trung th͹FYjFK˱D
tͳQJÿ˱
ͫc cơng b͙trong b̭t kì cơng trình nào khác.

Tác giả

Nguyễn Thị Thu Hiền


LỜI CẢM

ƠN

Để hồn thành Khóa luận tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn Ban
Giám hiệu Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Đà Nẵng, Ban Chủ Nhiệm Khoa Sinh - Mơi
Trƣờng đã tạo điều kiện thuận lợi để em có thể hồn thành các các nghiên cứu phục
vụ cho khóa luận.
Đặc biệt, em xin gửi lời cám ơn đến Cô Nguyễn Thị Lan Phƣơng cùng các
thầy cô Khoa Sinh - Môi Trƣờng, Đại học Sƣ phạm Đà Nẵng đã đã tận tình hƣớng
dẫn, quan tâm, chỉ dạy, định hƣớng và có những góp ý cho em trong suốt q trình
thực hiện Khóa luận tốt nghiệp này.

Ĉj1
̽
ng, ngày 20 tháng QăP
Nguyễn Thị Thu Hiền

MỤC LỤC
LỜI

CAM

ĐOAN

LỜI CẢM

ƠN

DANH

MỤC

DANH

MỤC BIỂU
BẢNG

DANH

MỤC

CÁC
HÌNH

CHỮ

VIẾT

TẮT

ẢNH

MỞĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1
2. Mục tiêu đề tài .........................................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................2
CHƢƠNG Ổ1.
NG QUAN
T TÀI LIỆU ..................................................................3
1.1. TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI THỦY SẢN ..................................................3
1.2. TỔNG QUAN VỀ VSV SINH TỔNG HỢP PROTEASE ..................................4
1.2.1. Vi khuẩn ....................................................................................................5
1.2.2. Nấm ...........................................................................................................5
1.2.3. Xạ khuẩn ..................................................................................................6
1.3. VK BACILLUS .....................................................................................................6
1.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI .....................9
1.4.1. Phƣơng pháp xử lý cơ học ........................................................................9
1.4.2. Phƣơng pháp xử lý hóa lý .......................................................................10
1.4.3. Phƣơng pháp hóa học ..............................................................................10
1.4.3. Phƣơng pháp xử lý sinh học .................................................................... 10
1.5. THỰC TRẠNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI THỦY SẢN Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN
ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG .......................................................................11
1.5.1. Thực trạng xử lý nƣớc thải thủy sản ở Việt Nam ...................................11
1.5.2. Thực trạng xử lý nƣớc thải thủy sản ở Đà Nẵng .....................................12
CHƢƠNG Ố
2.

I TƢ
ỢĐ
NG, NỘI

DUNG

VÀ

PHƢƠNG

PHÁP
ỨU .

...................................................................................................................................13

NGH


2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ...........................................................................13
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..............................................................................13
2.3. ĐỊA ĐIỂM, PHẠM VI VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU ................................13
2.3.1. Địa điểm nghiên cứu ...............................................................................13
2.3.2. Phạm vi nghiên cứu.................................................................................14
2.3.3. Thời gian nghiên cứu ..............................................................................14
2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................15
2.4.1. Phƣơng pháp thu mẫu ngoài thực địa .....................................................15
2.4.2. Phƣơng pháp phân lập và giữ giống VSV ..............................................16
2.4.3. Phƣơng pháp xác định khả năng sinh hoạt tính protease của VSV ........16
2.4.4. Phƣơng pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái của VSV ..........................17
2.4.5. Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng phát

triển của VSV ....................................................................................................17
2.4.6. Phƣơng pháp định lƣợng VSV ................................................................18
2.4.7. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm xử lý nƣớc thải bằng hệ thống bể xử lý
sinh học hiếu khí ...............................................................................................19
2.4.8. Phƣơng pháp xác định pH trong nƣớc thải .............................................20
2.5.9. Phƣơng pháp xác định COD trong nƣớc thải ..........................................20
2.4.10. Phƣơng pháp xác định BOD5 trong nƣớc thải ......................................21
2.4.11. Phƣơng pháp xác định N tổng số trong nƣớc thải.................................21
CHƢƠNG Ế
3.
T QUẢ
KVÀ BÀN LUẬN ............................................................23
3.1. KẾT QUẢ PHÂN LẬP VK TỪ NƢỚC THẢI THỦY SẢN ............................23
3.2. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CHỦNG VK CĨ HOẠT TÍNH PROTEASE .............24
3.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CHỦNG VK H1 ..25
3.3.1. Ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng sinh hoạt tính protease của chủng
VK H1 ...............................................................................................................25
3.3.2. Ảnh hƣởng của pH đến sự sinh trƣởng của chủng VK H1 .....................26
3.3.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự sinh trƣởng của chủng VK H1 ............. 27
3.3.4. Kết quả nhuộm Gram của chủng VK H1 ................................................27


3.4. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ VI KHUẨN CHO VÀO BỂ XỬ LÝ SINH
HỌC HIẾU KHÍ ........................................................................................................28
3.5. KẾT QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG BỂ XỬ LÝ SINH HỌC
HIẾU KHÍ .................................................................................................................29
3.5.1. pH ............................................................................................................29
3.5.2. COD ........................................................................................................30
3.5.3. BOD5 .......................................................................................................32
3.5.4. Nitơ tổng .................................................................................................33

CHƢƠNG Ế
4.
T LUẬ
K
N VÀ KIẾN NGHỊ
.........................................................37
4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................37
4.2. KIẾN NGHỊ .......................................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................38
PHỤLỤC


DANH MỤC CÁC

CHỮ

VIẾT

BOD (Biochemical Oxygen Demand)

: Nhu cầu oxy sinh hoá

COD (Chemical Oxygen Demand)

: Nhu cầu oxy hoá học

KCNDVTS

: Khu công nghiệp dịch vụ thủy sản

QCVN

: Quy Chuẩn Việt Nam

TNHH

: trách nhiệm hữu hạn

VK

: Vi khuẩn

VSV

: Vi sinh vật

TẮT


DANH MỤC

Số hiệu
Bảng

Tên

BẢNG BIỂU

bảng

Trang

1.1

Đặc điểm một số nƣớc thải chế biến thủy sản và tiêu
chuẩn cho phép

4

1.2

Ứng dụng của quá trình xử lý hóa học

10

3.1

Hình thái khuẩn lạc của các chủng VK phân lập đƣợc từ
nƣớc thải thủy sản

23

3.2

Vòng phân giải của các chủng VK Bacillus có hoạt tính
protease

24

3.3

Đƣờng kính vòng phân giải protein của chủng VK H1

25

3.4

Sự thay đổi pH của nƣớc thải qua 7 ngày xử lý

29

3.5

Sự thay đổi COD của nƣớc thải qua 7 ngày xử lý

31

3.6

Sự thay đổi BOD5 của nƣớc thải qua 7 ngày xử lý

32

3.7

Sự thay đổi Ntổng của nƣớc thải qua 7 ngày xử lý

33

3.8

Giá trị các chỉ tiêu của nƣớc thải sau 7 ngày xử lý

35


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Số hiệu
hình vẽ

Tên

hình vẽ

Trang

1.1

Khuẩn lạc nấm mốc

5

1.2

S. grieus dƣới kính hiển vi điện tử

6

1.3

Khuẩn lạc S. fradiae

6

1.4

VK Bacillus bắt màu Gram dƣới kính hiển vi

7

1.5

Bể điều hịa

9

1.6

Bể lắng Lamen

9

1.7

Bể Aeroten tại Công ty TNHH Bắc Đẩu

12

2.1

Sơ đồ tóm tắt quy trình nghiên cứu

15

2.2

Sơ đồ cơng nghệ bể xử lý Pilot Aeroten – KT11

19

2.3

Quy trình phân tích COD

20

3.1

Các chủng VK Bacillus phân lập đƣợc từ nƣớc thải thủy
sản

23

3.2

Vòng phân giải protease của 6 chủng VK Bacillus có
hoạt tính

24

3.3

Đƣờng kính vịng phân giải protein của chủng VK H1
tƣơng ứng với thời gian nuôi cấy

25

3.4

Ảnh hƣởng của pH đến sự sinh trƣởng của chủng VK H1

26

3.5

Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự sinh trƣởng của chủng
VK H1

27

3.6

Chủng VK H1 bắt màu tím khi nhuộm Gram

28

3.7

Sự thay đổi pH của nƣớc thải qua 7 ngày xử lý

30

3.8

Sự thay đổi COD trong nƣớc thải qua 7 ngày xử lý

31

3.9

Sự thay đổi BOD5 trong nƣớc thải qua 7 ngày xử lý

32

3.10

Sự thay đổi Ntổng trong nƣớc thải qua 7 ngày xử lý

34

3.11

Nƣớc thải trƣớc xử lý

36

3.12

Nƣớc thải sau xử lý

36


1

MỞĐẦU
1. Tính cấ
p thiế
t của ềđ
tài
Với đƣờng bờ biển dài 3.260 km và diện tích gần 3.500.000 km2, Việt Nam
đƣợc xem là nƣớc có tài nguyên biển khá đa dạng và phong phú [4]. Nhờ thuận lợi
đó, hàng năm ngành đánh bắt, nuôi trồng, chế biến thuỷ hải sản chiếm tỷ trọng khá
lớn trong kim ngạch xuất khẩu của Việt Nam. Theo đó, các cơ sở sản xuất chế biến
mặt hàng thuỷ sản cũng đƣợc xây dựng ngày càng nhiều, khơng những ở các khu
vực có các ngƣ trƣờng lớn mà còn ở cả những vùng lân cận, các khu dân cƣ, khu đơ
thị. Nhiều yếu tố tích cực mà mơ hình sản xuất này mang lại đã góp phần giải quyết
công ăn việc làm cho cộng đồng, đảm bảo lƣơng thực, thực phẩm cho trong nƣớc và
xuất khẩu [17]…Tuy nhiên, phải nhìn nhận một vấn đề cịn tồn tại là nguy cơ ô
nhiễm môi trƣờng mà hoạt động này tác động khá lớn. Với đặc tính dịng chất thải
là giàu hữu cơ, nhiều nitơ, photpho… trong đó đáng chú ý là hàm lƣợng protein cao
[4], đồng thời, về cảm quan mùi rất khó chịu cho cộng đồng, nƣớc thải phát sinh từ
hoạt động chế biến thuỷ sản này đã đƣợc nhận định là nguy hiểm cho môi trƣờng,
đặc biệt là cho hệ sinh thái thuỷ vực khi mà hầu hết sơng ngịi hiện nay là nơi tiếp
nhận nguồn thải. Và khi đó, con ngƣời cũng sẽ bị ảnh hƣởng tiêu cực.
Nhận thức đƣợc khả năng gây nguy hại cho các thành phần môi trƣờng, hầu
hết các nhà máy sản xuất đều xây dựng các trạm xử lý nƣớc thải để giảm nồng độ và
tải lƣợng ô nhiễm trƣớc khi xả vào nguồn tiếp nhận. Tuy nhiên, chi phí cho các
cơng trình thƣờng khá tốn kém, đồng thời hiệu quả xử lý cịn chƣa cao, nhiều cơng
trình có dịng thải sau khi đƣợc xử lý vẫn còn mang những đặc tính có khả năng gây

hại cho mơi trƣờng và sức khỏe con ngƣời.
Xuất phát từ những nhận thức đó, với mong muốn góp phần nâng cao hiệu
quả xử lý nƣớc thải thủy sản bằng một phƣơng pháp đơn giản hơn, hiệu quả hơn,
chi phí thấp và thân thiện với mơi trƣờng, tôi tiến hành đề tài “Nghiên cͱu tuy͋
n
ch͕
n m͡
t s͙chͯng vi khu̱
n Bacillus sinh enzyme protease nh̹m ͱng dͭng trong
x͵OêQ˱
ͣc th̫i thͯy s̫
QWUrQÿ
͓
a bàn thành ph͙Ĉj1
̽ng”.


2

2. Mục

tiêu
ềtài

đ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là tuyển chọn đƣợc các chủng vi khuẩn (VK)
Bacillus có hoạt tính protease mạnh và xác định hiệu quả ứng dụng chúng trong quy
trình xử lý nƣớc thải thủy sản bằng bể xử lý sinh học hiếu khí.
3.

Ý

nghĩa
ọ
c và thự
khoa
c tiễ
n củah
ềđ
tài

éQJKƭDNKRDK
͕
c
-

Tuyển chọn và lƣu giữ đƣợc các chủng VK Bacillus có hoạt tính phân giải

protein mạnh.
-

Xác định đƣợc khả năng ứng dụng chủng vi sinh vật (VSV) nghiên cứu vào

xử lý nƣớc thải thủy sản, tạo tiền đề cho việc nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm
sinh học vào việc xử lý môi trƣờng – là một trong những hƣớng nghiên cứu chính
để giải quyết vấn đề chất thải trong những năm gần đây.
éQJKƭDWK
͹c ti͍
n

Việc phân tích các mẫu nƣớc từ một số nhà máy chế biến thủy hải sản là cơ
sở để đánh giá hiện trạng của môi trƣờng nƣớc thải tại một số địa điểm thuộc các
khu công nghiệp dịch vụ thủy sản (KCNDVTS) trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
trong thời gian hiện tại.
Đồng thời, kết quả của đề tài cũng góp phần đề xuất giải pháp để giải quyết
vấn đề xử lý nƣớc thải thủy sản tại địa phƣơng bằng biện pháp sinh học hiếu khí.


3

CHƢƠNGTỔ1.
NG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀNƢỚC THẢI THỦY SẢN
Song song với sự phát triển mang lại nguồn lợi cơ bản về kinh tế thì ngành
chế biế n thủy hải sản cũng thải vào môi trƣờng mô ̣t lƣơ ̣ng lớn các chất gây ô nhiễm
nghiêm tro ̣ng nguồ n nƣớc.
Nƣớc thải ngành này chƣ́a phầ n lớn

các c hấ t thải hƣ̃u cơ có nguồ n gố c tƣ̀

đô ̣ng vâ ̣t với thành phần chủ yếu là protein và các chất béo . Trong đó, ngoại trừ chấ t
béo khó bị phân hủy bởi VSV [8], các thành phần hữu cơ khác trong nƣớc thải chế
biến thủy sản tƣơng đối dễ phân hủy. Nƣớc thải chứa các thành phần này khi xả vào
môi trƣờng sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nƣớc do VSV sử dụng ôxy
này để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng độ oxy hịa tan dƣới 50% bão hịa có khả
năng gây ảnh hƣởng tới sự phát triển của tôm, cá… Oxy hịa tan giảm khơng chỉ
gây suy thối tài ngun thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn
nƣớc, dẫn đến giảm chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt và cơng nghiệp [10].
Ngồi ra, các chất rắn lơ lửng làm cho nƣớc đục hoặc có màu, làm giảm độ
sâu tầng nƣớc đƣợc ánh sáng chiếu xuống, hậu quả là cản trở quá trình quang hợp

của tảo, rong rêu,… Chất rắn lơ lửng không những ảnh hƣởng tiêu cực đến tài
nguyên thủy sinh mà còn gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nƣớc) và
gây bồi lắng lịng sơng, cản trở sự lƣu thơng nƣớc và tàu bè,…[10].
Vì có nồng độ các chất nitơ, photpho cao nên nƣớc thải thủy sản có khả năng
gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng gây ảnh hƣởng tới chất lƣợng nƣớc thủy vực. Ngoài
ra, sự phát triển của các loài tảo nổi trên mặt nƣớc tạo thành lớp màng khiến cho
bên dƣới khơng có ánh sáng, khiến q trình quang hợp của các thực vật tầng dƣới
bị ngƣng trệ. Nhìn chung, tất cả các hiện tƣợng trên đều gây tác động xấu tới chất
lƣợng nguồn nƣớc mặt, ảnh hƣởng đến hệ thủy sinh, nghề nuôi trồng thủy sản, du
lịch và cả nguồn cấp nƣớc [8].
Các VSV đặc biệt nhƣ VK gây bệnh và trứng giun sán trong nƣớc là nguồn ô
nhiễm đặc biệt. Con ngƣời trực tiếp sử dụng nguồn nƣớc nhiễm bẩn hay qua các


4

nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho ngƣời nhƣ bệnh lỵ, thƣơng hàn,
bại liệt, nhiễm khuẩn đƣờng tiết niệu, tiêu chảy cấp tính,…[8].
Tính chất nƣớc thải thƣờng đƣợc đánh giá thông qua các chỉ tiêu pH, COD,
BOD5, SS, dầu mỡ, Ntổng, Ptổng,… Đặc điểm nƣớc thải của một số loại hình chế biến
thủy sản thƣờng gặp đƣợc trình bày ở bảng 1.1:

%̫QJ
Ĉ̿FÿL͋PP͡WV͙Q˱ͣFWK̫LFK͇EL͇
Nồng
Chỉ

tiêu
Đơn

độ

QCVN 11:2008,
Thủy sản
vị
Cá
Tơm đơng
Cột B
đơng lạnh
lạnh da trơn
hỗn hợp
5,5 - 9

5,5 – 9

800 - 2.000 800 - 2.500

694 - 2.070

80

mg/l

500 -1.500 500 - 1.500

391 - 1.539

50

SS

mg/l

100 - 300

500 - 1200

50 - 194

100

Dầu và mỡ

mg/l

-

250 - 830

2.4 - 100

20

Ntổng

mg/l

50 - 200

100 - 300

30 - 100

60

Ptổng

mg/l

10 - 120

50 -100

3 - 50

-

pH

-

COD

mg/l

BOD5

6,5 - 9

6,5 - 7

Ngu͛n: T͝
ng cͭFP{LWU˱
ͥng, 2009
1.2. TỔNG QUAN VỀVSV SINH TỔNG HỢP PROTEASE
Protease là enzyme hiện nay đƣợc sử dụng nhiều nhất trong một số ngành
sản xuất nhƣ: chế biến thực phẩm (đông tụ sữa, làm phomat, làm mềm thịt), bổ sung
để làm tăng chất lƣợng sản phẩm trong sản xuất bia, xử lý phế phụ phẩm trong chế
biến thực phẩm, sản xuất chất tẩy rửa, thuộc da, y tế, nông nghiệp…
Qua nhiều năm, việc gia tăng sử dụng VSV nhƣ là nguồn cung cấp protease
đã cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất, sản phẩm đƣợc tạo ra nhiều hơn. Enzyme
protease đƣợc sinh tổng hợp ở cả động vật, thực vật và VSV. Tuy nhiên, nguồn
enzyme protease ở VSV phong phú và có nhiều ƣu điểm nhƣ: VSV có tốc độ sinh
sản nhanh, trong một thời gian ngắn có thể thu đƣợc một lƣợng enzyme lớn, enzyme
có hoạt tính cao và khả năng sinh enzyme protease có ở hầu hết các nhóm VSV:
VK, nấm mốc, xạ khuẩn.


5

1.2.1. Vi khuẩn
Lƣợng protease sản xuất từ VK hàng năm đƣợc ƣớc tính vào khoảng 500 tấn,
chiếm 59% sản lƣợng enzyme đƣợc dùng [23].
Protease của động vật và thực vật chỉ chứa một trong hai loại endopeptidase
hoặc exopeptidase, riêng VK có khả năng sinh ra hai loại trên, do đó protease của
VK có tính đặc hiệu cơ chất cao. Chúng có khả năng phân hủy tới 80% các liên kết
peptide trong phân tử protein [23].
Trong các chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp mạnh protease là Bacillus
subtilis, B. mesentericus, B. thermorpoteoliticus và một số Clotridium. Trong đó, B.
subtilis có khả năng tổng hợp protease mạnh nhất. Các VK thƣờng tổng hợp

protease thuận lợi nhất ở khoảng pH trung tính và kiềm yếu.
1.2.2. Nấm
Nhiều loại nấm mốc có khả năng tổng hợp một lƣợng lớn protease đƣợc ứng
dụng trong công nghiệp thực phẩm nhƣ các chủng: Aspergillus, A. terricola, A.
VDLWRL«
Các nấm mốc này có khả năng sinh cả ba loại protease: acid, kiềm và trung
tính. Nấm mốc đen tổng hợp chủ yếu là các protease acid, có khả năng thủy phân
protein ở pH 2,5 – 3 [23]. Một số nấm mốc nhƣ A. candidatus, P. camerberti, P.
roqueforti… cũng có khả năng tổng hợp protease làm đông tụ sữa và đƣợc sử dụng
trong sản xuất phomat.

Hình 1.1. Khu̱n l̩
c ṋm m͙c.
Ngu͛
n:


6

1.2.3. Xạkhuẩn [23]
Về phƣơng diện tổng hợp protease, xạ khuẩn đƣợc nghiên cứu ít hơn vi
khuẩn và nấm mốc. Tuy nhiên, ngƣời ta cũng tìm ra một số chủng có khả năng tổng
hợp protease cao nhƣ: Streptomyces grieus, S. fradiae, S. WHULPRVXV«

Hình 1.2. 6JULHXVG˱
ͣi kính hi͋
n YLÿL
͏
n t͵
Hình 1.3. Khu̱n l̩c S. fradiae

Ngu͛n:

Ngu͛n:

1.3. VI KHUẨN BACILLUS
Vi khuẩn Bacillus phân bố rộng rãi trong tự nhiên, trong đất, nƣớc, khơng khí
do chúng có khả năng hình thành bào tử và sống hiếu khí tùy tiện. Phần lớn các VK
thuộc giống này đều có khả năng sinh ra nhiều α – amylase và protease kiềm, có
một số chủng sinh ra celllulase, chủng này không sinh ra lipase.
Vi khuẩn Bacillus là VK Gram dƣơng, hình que, kích thƣớc khác nhau tùy
từng chủng, thƣờng vào khoảng (0,5 – 2,5)x(1,2 – 10) µm, có chùm tiêm mao giúp
chúng có khả năng thu năng lƣợng nhờ oxy hóa các hợp chất hữu cơ. Chúng có thể
sống hiếu khí hoặc hiếu khí tùy tiện [24].
Vi khuẩn Bacillus có khả năng sinh bào tử. Thơng thƣờng bào tử đƣợc tạo ra
khi tế bào đã trải qua giai đoạn phát triển mạnh nhất, hay do cạn kiệt chất dinh
dƣỡng. Mỗi tế bào dinh dƣỡng sinh ra một bào tử. Khi bào tử trƣởng thành tế bào
dinh dƣỡng tự phân giải, bào tử đƣợc giải phóng ra khỏi tế bào mẹ. Bào tử có khả
năng chịu nhiệt, tia tử ngoại, phóng xạ và nhiều độc tố, vì chúng có khả năng tồn tại
ở trạng thái bào tử trong nhiều năm. Bào tử của VK không phải là một hình thức


7

sinh sản mà chúng chỉ là một hình thức để thích nghi để giúp VK vƣợt qua những
điều kiện sống bất lợi [24].
Đa số VK Bacillus sinh trƣởng tốt ở pH = 7, một số phù hợp với pH = 9 – 10
nhƣ Bacillus alcalophillus, hay có lồi phù hợp với pH = 2 – 6 nhƣ Bacillus
acidocaldrius [7].
Về nhiệt độ, thƣờng gặp nhất là các chủng VK Bacillus ƣa ấm (34oC – 37oC).
Ngồi ra, có nhiều chủng Bacillus ƣa nhiệt độ cao (45oC – 75oC) hay ƣa lạnh (5oC –

25oC) [7].
Hầu hết VK Bacillus không gây độc cho ngƣời và động vật. Một số loại gây
độc cho côn trùng. Chúng có khả năng sinh enzyme ngoại bào do đó đƣợc ứng dụng
nhiều trong công nghiệp, nông nghiệp, bảo vệ mơi trƣờng …[24].

Hình 1.4. VK Bacillus b̷
WPjX*UDPG˱
ͣi kính hi͋
n vi
Cho đến nay, nhiều cơng trình nghiên cứu trong nƣớc và nƣớc ngồi có liên
quan đến các chủng vi khuẩn Bacillus cũng nhƣ những ứng dụng của chúng trong
cuộc sống đã đƣợc tiến hành và thu đƣợc những kết quả nhất định.
x 7URQJQ˱
ͣc
Năm 2013, nhóm nghiên cứu của Nguyễn Thiện Phú đã phân lập đƣợc 20
chủng VK Bacillus từ đất rừng ngập mặn Cần Giờ, trong đó tuyển chọn đƣợc 4
chủng có sự hiện diện của tinh thể độc, có khả năng ứng dụng vào việc diệt trừ sâu
hại [17].


8

Nghiên cứu của Trần Thị Anh Thảo (2007) đã phân lập đƣợc 5 chủng VK
hiếu khí Bacillus sp. và 2 chủng kị khí Clostridium sp. dựa vào khả năng sinh
protease. Từ đó các chủng này đƣợc chọn làm tác nhân để tiến hành khảo sát khả
năng chịu mặn, khả năng thủy phân và sinh hƣơng trên môi trƣờng nƣớc chiết nấm
rơm [22].
Một nghiên cứu khác của Lê Thị Bích Phƣợng (2012) trên một số chủng
Bacillus cũng đã phân lập và tuyển chọn đƣợc 10 chủng Bacillus có hoạt tính sinh
tổng hợp nattokinase để từ đó bƣớc đầu thử nghiệm vào việc chế tạo các chế phẩm

Nattokinase [18].
Năm 2010, Lê Đông Cung và cộng sự đã đánh giá vai trò của các chủng VK
hữu ích trong việc làm giảm nồng độ các chất độc hại trong hệ thống ƣơng tôm sú
nƣớc tuần hoàn. Kết quả cho thấy ở 2 nghiệm thức mật độ VK Bacillus bổ sung 10-5
CFU/ml và 10-6 CFU/ml, khả năng phân hủy vật chất hữu cơ tốt hơn thông qua các
chỉ tiêu COD, NO2-, NO3- và TSS. Khả năng duy trì mật độ VK bổ sung ở 2 nghiệm
thức này cao hơn có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức 10-4 CFU/ml và đối
chứng. Mặt khác khả năng lấn át các dòng VK khác đặc biệt là VK Vibrio tốt hơn
và tạo dịng VK ƣu thế có lợi cho mơi trƣờng [3].
x 1˱
ͣc ngồi
F. Soundra Josephine và cộng sự (2012) đã phân lập đƣợc chủng Bacillus sp.
từ các mẫu đất, đồng thời cũng nghiên cứu các đặc điểm sinh học, ảnh hƣởng của
pH và nhiệt độ tác động đến chủng Bacillus sp. Theo đó, pH ở khoảng 7 – 7,5 và
nhiệt độ ở khoảng 25 – 300C là thích hợp cho sự phát triển tối ƣu của VK [30].
Cũng trên đối tƣợng là chủng Bacillus sp., nhóm nghiên cứu của Udandi
Boominadhan (2009) đã nghiên cứu cho ra những kết quả nhằm tối ƣu hóa khả năng
sản xuất protease của một số chủng VK Bacillus nhƣ: đƣờng là nguồn carbon tối ƣu
cho hoạt động sản xuất protease của B. subtilis, còn tinh bột là nguồn carbon tốt
nhất cho hoạt động sản xuất protease của B. licheniformis, hay nguồn nitơ hữu cơ
tốt nhất làm tăng khả năng sản xuất protease của Bacillus sp. là từ cao thịt bò [35].


9

Năm 2009, J. P. Chenel và cộng sự đã phân lập đƣợc hai chủng VK ƣa nhiệt
nhằm nghiên cứu sản xuất enzyme protease chịu nhiệt từ bùn nƣớc thải đô thị, hai
chủng này cho thấy sự tăng trƣởng mạnh nhất ở 55oC trên môi trƣờng thạch dinh
dƣỡng. Nghiên cứu sơ bộ cũng cho thấy hai chủng này khơng hình thành bào tử VK
Gram âm, trái ngƣợc với các chủng VK thƣờng sử dụng để sản xuất các loại

enzyme. Đồng thời bƣớc đầu thử nghiệm chế tạo các chế phẩm sinh học xử lý mơi
trƣờng [31].
Nhìn chung, các cơng trình nghiên cứu trên đã tạo một nền tảng cơ bản cho
việc phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có hoạt tính protease, tuy nhiên những
nghiên cứu này tập trung nhiều vào việc thu sinh khối protease để ứng dụng trong
sản xuất thực phẩm hay các chế phẩm phục vụ nông nghiệp, ngƣ nghiệp…, trong
khi đó, những nghiên cứu về việc ứng dụng VSV phân giải protein vào xử lý nƣớc
thải thủy sản còn tƣơng đối hạn chế. Do vậy, đề tài đƣợc tiến hành với mong muốn
phát triển hơn nữa những ứng dụng của VSV vào phục vụ cuộc sống.
1.4. TỔNG QUAN VỀCÁC
1.4.1.

PHƢƠNG Ử
PHÁP
LÝ NƢ
ỚC
XTHẢI

Phƣơng
ửlý ọ
cơ
c [1],
pháp
[21]
h

x

Những phƣơng pháp loại bỏ các chất rắn có kích thƣớc và tỉ trọng lớn trong
nƣớc thải đƣợc gọi chung là phƣơng pháp cơ học.

Xử lý cơ học là khâu xử lý sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo. Xử lý
nƣớc thải bằng phƣơng pháp cơ học thƣờng đƣợc thực hiện trong các cơng trình và
thiết bị nhƣ song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ…

Hình 1.5. B͋ÿL
͉
u hịa

Hình 1.6. B͋l̷ng Lamen


10

1.4.2.

Phƣơng
ửlý hóa lý [21]
pháp

x

Bản chất của q trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hóa lý là áp dụng
các q trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ơ nhiễm mà khơng thể dùng q
trình lắng ra khỏi nƣớc thải. Các cơng trình tiêu biểu của việc áp dụng phƣơng pháp
hóa lý bao gồm: bể keo tụ, tạo bông, bể tuyển nổi, phƣơng pháp hấp phụ…
1.4.3.

Phƣơng
ọ
c [1] pháp

hóa

h

Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hóa học thƣờng là khâu cuối cùng trong
dây chuyền công nghệ trƣớc khi xả vào nguồn tiếp nhận yêu cầu chất lƣợng cao
hoặc khi cần thiết sử dụng lại nƣớc thải. Các q trình xử lý hóa học đƣợc trình bày
trong bảng 1.2:
B̫
ng 1.2. Ͱng dͭng cͯa q trình x͵lý hóa h͕c
Ứng dụng

Q trình
Trung hịa

Để trung hịa nƣớc thải có độ kiềm hoặc axit cao.

Khử trùng

Để loại bỏ các VSV gây bệnh. Các phƣơng pháp thƣờng sử
dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine,
ozone…

Các q trình
khác

Nhiều loại hóa chất đƣợc sử dụng để đạt đƣợc những mục
tiêu nhất định nào đó. Ví dụ nhƣ dùng hóa chất để kết tủa các
kim loại nặng trong nƣớc thải.

1.4.4.

Phƣơng
ửlý sinh họ
pháp
c [21]

x

Các chất hữu cơ dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của
VSV. Trong q trình hoạt động sống, VSV oxy hóa các hợp chất hữu cơ này để
kiến tạo nên cơ thể, kết quả là làm sạch nƣớc thải khỏi nguồn ô nhiễm các chất hữu
cơ. Quá trình xử lý nƣớc thải bằng biện pháp sinh học có thể đƣợc tiến hành trong
điều kiện kị khí hoặc hiếu khí.
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học hiếu khí đƣợc dựa trên sự oxy
hóa các chất hữu cơ có trong nƣớc thải nhờ oxy tự do hòa tan. Còn xử lý nƣớc thải
bằng phƣơng pháp sinh học kỵ khí là quá trình xử lý đƣợc dựa trên cơ sở phân hủy
các chất hữu cơ giữ lại trong cơng trình nhờ sự lên men kị khí. Đối với các hệ thống


11

xử lý nƣớc thải quy mô vừa và nhỏ ngƣời ta thƣờng dùng các cơng trình kết hợp với
việc ngăn tách cặn lắng với phân hủy yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha
lỏng.
Xử lý nƣớc thải bằng con đƣờng sinh học có thể xảy ra trong điều kiện tự
nhiên hoặc nhân tạo. Trong điều kiện tự nhiên, đó là các cơng trình xử lý nƣớc thải
trong đất hay hồ sinh học. Trong điều kiện nhân tạo, có thể xử lý bằng phƣơng pháp
sinh học hiếu khí với hệ VSV bám dính (bể lọc sinh học nhỏ giọt, đĩa quay sinh học,

bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nƣớc), xử lý sinh học bằng hệ VSV sinh
trƣởng lơ lửng (xử lý sinh học bằng phƣơng pháp bùn hoạt tính, bể Aeroten) hay xử
lý bằng phƣơng pháp sinh học kỵ khí với sinh trƣởng lơ lửng (phƣơng pháp tiếp xúc
kị khí, bể UASB), xử lý kỵ khí với phƣơng pháp sinh trƣởng gắn kết (lọc kỵ khí với
sinh trƣởng gắn kết trên giá mang hữu cơ, lọc kị khí với lớp vật liệu giả lỏng trƣơng
nở).
1.5. THỰC TRẠNG XỬ LÝ

NƢ
ỚC THẢI THỦY SẢN Ở VIỆT NAM VÀ

TRÊNỊ
AĐ
BÀN THÀNH PHỐĐÀ ẴN
NG
1.5.1. Thực trạ
ng xửlý ớcnƣ
thả
i thủy sản ởViệ
t Nam
Thành phần nƣớc thải chế biến thủy sản chứa chủ yếu các hợp chất hữu cơ có
khả năng phân hủy sinh học, các hợp chất nitơ và photpho. Vì thế, lựa chọn biện
pháp sinh học để xử lý nƣớc thải thủy sản đƣợc xem là hợp lý và có thể đem lại hiệu
quả cao. Trên thực tế, một số quy trình cơng nghệ xử lý nuớc thải thủy sản theo
hƣớng này cũng đã đƣợc áp dụng tại Việt Nam [10]:
-

Kết hợp cả hai q trình kỵ khí và hiếu khí nhƣ cụm bể UASB và bể bùn

hoạt tính lơ lửng hiếu khí (activated sludge) và bể thiếu khí (bể anoxic).

-

Xử lý sinh học hiếu khí nhƣ cụm bể bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí (activated

sludge) và bể thiếu khí (bể anoxic).
-

Mƣơng oxy hóa, tùy thuộc vào nguồn tiếp nhận nƣớc thải theo QCVN

11:2008, cột B hay cột A, hay quy định của khu công nghiệp đối với các nhà máy
chế biến thủy sản nằm trong khu công nghiệp mà hệ thống xử lý nƣớc thải không
cần hoặc cần phải có các bƣớc tiền xử lý hay q trình xử lý bậc ba.


12

Mặt khác, tùy thuộc vào đặc thù của từng loại nƣớc thải thủy sản để xem xét
bổ sung thêm những cơng đoạn xử lý riêng nhằm mục đích đạt hiệu quả xử lý chất
hữu cơ cao nhất.
1.5.2. Thực trạ
ng xửlý ớcnƣ
thả
i thủy sản ởĐà ẵng
N
Tại Ðà Nẵng, hầu hết các nhà máy chế biến thủy sản thƣờng lựa chọn công
nghệ sinh học hiếu khí bùn hoạt tính lơ lửng hay kết hợp kỵ khí và hiếu khí. Một số
doanh nghiệp chỉ xử lý sơ bộ nuớc thải bằng biện pháp keo tụ, tạo bông rồi đấu nối
vào hệ thống xử lý nuớc thải tập trung của KCNDVTS.
Theo đánh giá chung, hầu hết các cơng trình xử lý nƣớc thải của các nhà máy
chế biến thủy sản trên địa bàn thành phố Ðà Nẵng hiện nay hoạt động vẫn chƣa đạt

hiệu quả. Đặc biệt là nƣớc thải từ các nhà máy chế biến thủy sản trong KCNDVTS
Thọ Quang vẫn chƣa đƣợc xử lý đạt yêu cầu, trạm xử lý nƣớc thải tập trung quá tải,
thuờng xuyên xảy ra các sự cố về kỹ thuật. KCNDVTS Thọ Quang đang là điểm
nóng về mơi trƣờng của thành phố [10].

Hình 1.8. B͋Aeroten t̩i cơng ty TNHH B̷FĈ
̱u
Tại công ty TNHH Bắc Đẩu – là một trong hai địa điểm thu mẫu và nằm
trong KCNDVTS Thọ Quang, nhận thấy bể xử lý tại chỗ của công ty hoạt động vẫn
chƣa đạt hiệu quả cao, dẫn đến cảm quan mùi rất khó chịu, gây ơ nhiễm cho môi
trƣờng, ảnh hƣởng đến sức khỏe của công nhân trong nhà máy và ngƣời dân xung
quanh.


13

CHƢƠNG Ố
2.
I TƢ
ỢĐ
NG, NỘI

DUNG VÀ

PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU
2.1.
ỐI Đ
TƢ

ỢNG NGHIÊN CỨU
-

Nƣớc thải từ công ty TNHH Bắc Đẩu và trạm xử lý nƣớc thải thủy sản tập

trung KCNDVTS tại Đà Nẵng.
-

Các chủng VK Bacillus sinh hoạt tính protease có trong nƣớc thải thủy sản

trên địa bàn Thành phố Đà Nẵng nhƣ: công ty TNHH Bắc Đẩu, trạm xử lý nƣớc thải
thủy sản tập trung KCNDVTS Thọ Quang.
-

Quy trình xử lý nƣớc thải bằng biện pháp sinh học sử dụng các chủng VSV.

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Đề tài tập trung vào các nội dung sau:
-

Phân lập, tuyển chọn các chủng VK Bacillus có khả năng phân giải protein

trong nƣớc thải thủy sản.
-

Nghiên cứu các đặc điểm sinh học của chủng VK có hoạt tính protease mạnh

nhất.
-

Ứng dụng khả năng phân giải protein của chủng đƣợc chọn trong quy trình

xử lý nƣớc thải ở quy mơ phịng thí nghiệm và so sánh hiệu quả với khi không bổ
sung dịch nuôi cấy VSV vào quy trình xử lý. Từ đó tạo cơ sở nền tảng cho việc sản
xuất các loại chế phẩm môi trƣờng phục vụ cho việc xử lý nƣớc thải thủy sản.
-

Xử lý số liệu thực nghiệm và đƣa ra kết luận về các thơng số động học của

q trình.
2.3.
Ị
A ĐI
Ể
ĐM, PHẠM VI VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
2.3.1.
ị
a ể
đi
m nghiên
Đ
cứu
aĈ
͓
DÿL
͋
m thu m̳
u ngoài th͹Fÿ
͓
a

-

Công ty TNHH Bắc Đẩu.

-

Trạm xử lý nƣớc thải thủy sản tập trung KCNDVTS Thọ Quang.
bĈ
͓
DÿL
͋
m ti͇
n hành thí nghi͏
m

PH


14

Q trình phân lập, xác định hoạt tính, nghiên cứu đặc điểm sinh học, sử
dụng VSV để xử lý nƣớc thải thủy sản và phân tích các chỉ số đƣợc tiến hành ở các
phịng thí nghiệm khoa Sinh – Mơi trƣờng, trƣờng Đại học Sƣ Phạm Đà Nẵng:
-

Phịng thí nghiệm Sinh lý – Hóa sinh – Vi sinh.

-

Phịng thí nghiệm Cơng nghệ sinh học.

-

Phịng thí nghiệm Phân tích mơi trƣờng.
2.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Trong giới hạn nghiên cứu của đề tài, chúng tôi tập trung vào:

-

Đối tƣợng VK Bacillus là loại VSV hiếu khí thƣờng gặp trong nƣớc thải thủy

sản, đồng thời chú trọng nghiên cứu đến khả năng sinh hoạt tính phân giải protein,
là thành phần hữu cơ chủ yếu có trong loại nƣớc thải này.
-

Thu thập các mẫu nƣớc thải từ 2 địa điểm chính là cơng ty TNHH Bắc Đẩu

và trạm xử lý nƣớc thải thủy sản tập trung KCNDVTS Thọ Quang – Đà Nẵng.
-

Tập trung vào các chỉ tiêu pH, COD, BOD5 và Ntổng qua thời gian xử lý, đây

đƣợc xem là các yếu tố chính đƣợc xem xét khi đánh giá tiêu chuẩn vệ sinh nguồn
nƣớc.
2.3.3. Thời gian nghiên cứu
Từ tháng 10/2013 – 4/2014 bao gồm nghiên cứu tài liệu (tháng 10/2013),
nghiên cứu thực nghiệm (11/2013 – 4/2014), viết và hồn thiện khóa luận tốt nghiệp
(4/2014 – 5/2014).

15

2.4.

PHƢƠNG NGHIÊN
PHÁP
CỨU
Quá trình thực hiện của nghiên cứu đƣợc tiến hành theo các bƣớc sau:
Thu mẫu nƣớc thải thủy sản thực địa

Phân lập các chủng VK

Xác định hoạt tính protease của các chủng VK phân lập đƣợc,
tuyển chọn chủng có hoạt tính mạnh nhất.

Khảo sát các đặc điểm sinh học của chủng VK đƣợc chọn

Nuôi cấy lắc chủng VK
đƣợc chọn

Bố trí thí nghiệm trên
bể xử lý sinh học

Xác định mật độ VK

Đo các thơng số của nƣớc
thải trƣớc q trình xử lý

Bổ sung dung dịch nuôi cấy lắc của VK vào bể xử lý sinh học

Đo các thông số của nƣớc thải sau quá trình xử lý

Xử lý số liệu, rút ra kết luận

Hình 2.1. 6˯
ÿ͛tóm t̷t quy trình nghiên cͱu
2.4.1.

Phƣơngẫu pháp
ngồi thựcthu
ị
ađ
[6], [23]
m

Do đặc tính dịng thải tại cơng ty TNHH Bắc Đẩu là chỉ xả thải tại một cống
chính duy nhất trƣớc trƣớc khi đƣa vào hệ thống xử lý sơ bộ, tƣơng tự ở khu xử lý
nƣớc thải tập trung KCNDVTS Thọ Quang, nƣớc thải từ các nhà máy thủy sản đƣa