PHẦN IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Chất thải rắn có khối lượng rất lớn. Với công suất 60 tấn tinh bột/ ngày, tải

lượng phần vỏ gỗ chiếm khoảng 4.800 kg ngày, phần vỏ củ 8.000 kg/ngày, bã

sắn nhiều nhất 16.800 kg/ngày.

Do chất thải rắn có chứa thành phần chủ yếu là tinh bột và xenluloza do đó

cần có biện pháp để tập trung xử lý hai thành phần này, nếu không có biện pháp

xử lý thì quá trình chuyển hóa tự nhiên của các chất thải này sẽ gây mùi hôi,

thối, ô nhiễm nguồn không khí, đất và nước ngầm, ảnh hưởng đến sức khỏe

cộng đồng.

Kết quả phân tích 12 mẫu phế thải dạng rắn tại 6 điểm lấy mẫu khác nhau

tại nhà máy thu được kết quả trình bày tại bảng 4.1

Bảng 4.1. Thành phần vật lý và hóa học bã thải

Chỉ tiêu đánh giá



Đơn vị đo



pH



Kết quả

4,3



Độ ẩm



%



85



HCN



mg/kg chất khô



27



Xenluloza



%



38



Tinh bột



%



5



Chất hữu cơ



%



48,02



Nts



%



0,32



Cts



%



52,05



P2O5



%



0,55



Qua kết quả phân tích trên có thể thấy rằng chất thải sau chế biến tinh bột

sắn có pH thấp, độ ẩm cao, HCN cao gây ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh

vật khi ủ. Đặc biệt hàm lượng xenluloza và tinh bột cao đây là những hợp chất

dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển, nếu không xử lý thì quá trình phân hủy tự

nhiên sẽ sinh ra mùi hôi thối, gây ô nhiễm môi trường, và mục tiêu của đề tài là



33



xử lý bã thải sau chế biến tinh bột sắn làm phân bón hữu cơ do vậy cần phải

tuyển chọn được bộ chủng vi sinh vật có khả năng xử lý tinh bột và xenluloza.

Để có thể tiến hành xử lý bã thải một cách hiệu quả bằng sử dụng vi sinh

thì ngoài việc đánh giá thành phần hóa học và vật lý của chất thải thì cần phải

đánh giá được thành phần sinh học của bã thải trước khi tiến hành xử lý.

Kết quả kiểm tra mật độ vi sinh vật trong bã thải được thể hiện trong bảng 4.2.

Bảng 4.2. Thành phần vi sinh vật của bã thải

Chỉ tiêu đánh giá



Đơn vị đo



Kết quả



VSV tổng số



CFU/g



1,56 ì 104



Xạ khuẩn



CFU/g



4,29 ì 102



Nấm men



CFU/g



1,21 ì 102



Nấm mốc



CFU/g



2,34 ì 103



Trong bã thải trước khi ủ đó có một số loại vi sinh vật có ích như xạ khuẩn,

nấm men, tuy nhiên lượng này ớt nờn để tăng hiệu quả của quá trình ủ thì cần bổ

sung các vi sinh vật có ích khác và có khả năng xử lý tinh bột và xenluloza.

2. Tuyển chọn bộ giống vi sinh vật sử dụng trong xử lý phế thải rắn sau chế

biến tinh bột sắn

2.1. Tuyển chọn vi sinh vật có khả năng chuyển hóa xenluloza, tinh bột và

photphat khó tan

2.1.1. Kiểm tra hoạt tính sinh học

Thành phần của phế thải sau sơ chế củ sắn chủ yếu là hợp chất chứa

cacbon, do vậy đề tài sẽ tập trung tuyển chọn các chủng vi sinh vật hiếu khí,

chịu nhiệt và có khả năng phân giải xenluloza và tinh bột và photphat khó tan.

Bên cạnh đó đề tài cũng tuyển chọn thêm những chủng vi sinh vật có khả năng

cố đinh ni tơ tự do, phân giải photphat khó tan (Azotobacter, bacillus subtilic..)

bổ sung vào quá trình ủ nhằm nâng cao chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm

phân bón.



34



Từ các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu đang được lưu giữ tại

Viện Môi trường Nông nghiệp, đề tài tiến hành tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật

phù hợp cho xử lý phế thải CBTBS làm phân bón hữu cơ.

Đề tài tiến hành kiểm tra hoạt tính sinh học của một số chủng vi sinh vật

cho kết quả như sau.

Bảng 4.3. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật

STT



Tên vi sinh

vật



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23



SHV01

SHV27

SHV26

SHN10

SHN05

SHV19

SHX92

SHX34

SHV73

SHV45

SHV16

SHX67

SHV18

SHX51

SHX68

SHV91

SHV35

SHV61

SHX39

SHX72

SHN58

SHN28

SHX02



Phân giải

CMC

(D-d=mm)

25

12

32

15

26

8

4

23

3

45



Phân giải

tinh bột

(D-d=mm)

11

-



Phân giải

Ca3(PO4)2

(D-d=mm)

-



Cố định nitơ tự do

(hàm lượng etylen

hình thành = μmol

-



28

8

31

12

5

15

7

38



10

9

15

14

6

21

7

9

11

7

13

-



1000

-



(-): không có hoạt tính



Đặc điểm của phế thải chế biến tinh bột sắn có chứa nhiều xenlulo, tinh bột

mà các chất này nếu để phân hủy tự nhiên sẽ sinh ra mùi hôi thối do đó cần phải

có các chủng vi sinh vật để chuyển hóa các chất này và mục tiêu của việc xử lý



35



này là để sử dụng làm phân bón HCSH do vậy mà cần các chủng vi sinh vật có

khả năng phân giải các hợp chất trên đồng thời có khả năng cố định nitơ và phân

giải lân để phục vụ làm phân bón. Và từ kết quả ở bảng 4.3 cho thấy chủng SHX

02 có khả năng phân giải tinh bột và xenluloza tốt nhất so với các chủng còn lại,

đồng thời chủng SHV18 có khả năng phân giải photphat và SHV73 có khả năng

cố định nitơ tự do. Do đó 3 chủng SHV 73, SHX 02, SHV 18 là phù hợp với yêu

cầu và mục đích của việc xử lý phế thải tinh bột sắn làm phân bón HCSH.

Các chủng vi sinh vật được chọn ở bảng 4.3 trên được định danh bằng kỹ

thuật sinh học phân tử cho kết quả như sau

Bảng 4.4. Các chủng vi sinh vật có khả năng xử lý chất thải CBTBS làm

phân bón HCSH

Tên loài vi sinh vật



Ký hiệu



Hoạt tính sinh học chính



Streptomyces griseorubens



SHX 02



Phân giải CMC, Tinh bột



Bacillus polyfermenticus



SHV 18



Phân giải Lân



Azotobacter beijerinckii



SHV 73



Cố định nito tự do



Thông qua bảng 4.4 cho thấy các chủng vi sinh vật này đều là những vi sinh

vật thông dụng, không thuộc danh mục các vi sinh vật bị cấm sử dụng đảm bảo

độ an toàn sinh học.

2.1.2. Đặc điểm sinh lý, hình thái các chủng vi sinh vật được chọn

+ Chủng SHX 02 được tuyển chọn trên môi trường Gauze trong điều kiện

nhiệt độ nuôi cấy 370C. Sau 72-96 giờ nuôi cấy, khuẩn lạc tròn, có đường kính

2-2,5mm, màu trắng đục, có mùi thơm ngỏi, chõn khuẩn lạc bỏm sõu, chặt vào

môi trường. Khi được nuôi cấy lắc trên môi trường dịch thể (Gauze), sau 72 giờ

chủng SHX 02 tạo thành hạt nhỏ kích cỡ ≤ 1 mm, làm trong môi trường nuôi

cấy, trên thành bình tạo vũng vỏng màu trắng và bám chặt vào thành bình, kết

quả kiểm tra mật độ tế bào sau 72 giờ nuôi cấy cho thấy SHX đạt mật độ ≥ 8.10 8



36



CFU/ml. Trong điều kiện nuôi cấy tĩnh, sau 72- 96 giờ chủng SHX phát triển

làm môi trường dịch thể chia làm 2 trạng thái, phía dưới ở trạng thái huyền phù,

phía trên trong hơn, bề mặt môi trường không đóng váng, kết quả kiểm tra mật

độ tế bào sau 96 giờ nuôi cấy cho thấy SHX 02 đạt mật độ ≥ 3.106 CFU/ml.

+ Chủng SHV 18 là vi khuẩn (gram +) được tuyển chọn trên môi trường

King B trong điều kiện nhiệt độ nuôi cấy 28 ± 2 0C. Sau 48 - 72 giờ nuôi cấy,

khuẩn lạc không đều, mép răng cưa có đường kính 1,5 - 2 mm, màu trong vàng

nhạt, không mùi. Khi được nuôi cấy lắc trên môi trường dịch thể (King B), sau

48 giờ chủng SHV 18 phát triển làm môi trường nuôi cấy chuyển màu vàng

nhạt, trên thành bình tạo vũng vỏng mỏng màu trắng và bám chặt vào thành

bình, kết quả kiểm tra mật độ tế bào sau 48 giờ nuôi cấy cho thấy SHV đạt mật

độ ≥ 5.109 CFU/ml. Trong điều kiện nuôi cấy tĩnh, sau 72 - 96 giờ chủng SHV

phát triển làm môi trường dịch thể đục, phía trên trong hơn, bề mặt môi trường

đóng váng, kết quả kiểm tra mật độ tế bào sau 96 giờ nuôi cấy cho thấy SHV 18

đạt mật độ ≥ 5.106 CFU/ml.

+ Chủng SHV 73 được tuyển chọn trên môi trường vô đạm Ashby trong

điều kiện nhiệt độ nuôi cấy 28 ± 2 0C. Sau 48 - 72 giờ nuôi cấy, khuẩn lạc tròn

lồi, màu trong có đường kính 1,5-3 mm, lồi, sau 96 giờ khuẩn lạc chuyển màu

nâu nhạt và chảy. Kết quả đánh giá cho thấy chủng SHV 73 là thuộc nhóm gram

(+). Khi được nuôi cấy lắc trên môi trường dịch thể (Ashby), sau 48 giờ chủng

SHV 73 phát triển làm môi trường nuôi cấy chuyển màu trắng đục, không mùi,

mật độ tế bào sau 48 giờ nuôi ≥ 5.108 CFU/ml. Trong điều kiện nuôi cấy tĩnh,

sau 72 - 96 giờ chủng SHV 73 phát triển làm môi trường dịch thể đục, phía trên

trong hơn, bề mặt môi trường không đóng váng, mật độ ≥ 5.106 CFU/ml.

2.2. Điều kiện sinh trưởng của vi sinh vật

* Yếu tố nhiệt độ



37



Yếu tố nhiệt độ có ảnh hưởng lớn tới khả năng sinh trưởng, phát triển

của các chủng giống vi sinh vật. Để xác định nhiệt độ thích hợp cho quá

trình nhân sinh khối các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu, đề tài

đã tiến hành nhân sinh khối các chủng vi sinh vật trong hệ thống nhân sinh

khối tự động có cựng cỏc điều kiện pH, khụng khớ...ở cỏc điều kiện nhiệt độ

khác nhau. Kết quả kiểm tra mật độ tế bào sau 36 giờ nuôi cấy được thể hiện

trong bảng 4.5.

Bảng 4.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng và phát triển của VSV

Chủng

VSV



Mật độ tế bào (CFU/ml)

T0=30 ±2

(0C)



T0=35 ±2

(0C)



T0=40 ±2

(0C)



T0=45 ±2

(0C)



T0=50 ±2

(0C)



SHX 02



3,44x105



2,34x106



3,06x105



3,74x109



4,12x108



SHV 18



4,12x106



4,24x107



4,12x109



4,26x108



3,28x106



SHV 73



5,26x105



3,44x107



5,24x109



5,38x107



4,16x106



Bảng số liệu 4.5 cho thấy chủng SHX 02 phát triển tốt và đạt mật độ cao

nhất 3,74 x109 CFU/ml khi nuôi cấy ở điều kiện nhiệt độ 450C ± 2 (0C). Kết quả

đánh giá cũng cho thấy chủng SHV 18 và SHV 73 đạt mật độ cao nhất

(≥109CFU/m l) trong điều kiện nhiệt độ là 400C ± 2 0C.

* Yếu tố pH

Kết quả đánh giá ảnh hưởng của pH môi trường ban đầu tới quá trình sinh

trưởng và phát triển của vi sinh vật lựa chọn được trình bày ở bảng 4.6.



38



Bảng 4.6. Ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng và phát triển của VSV

Chủng

VSV



Mật độ tế bào (CFU/ml)

pH=4,5



pH=5,0



pH=5,5



pH=6,0



pH=6,5



pH=7,0



pH=7,5



pH=8



SHX 02



4,52x104



4,21x104



4,68x104



5,12x105



5,42x106



3,36x108



3,92x109



4,12x108



SHV 18



3,86x107



3,12x107



5,62x107



6,28x108



4,52x109



5,62x108



7,22x107



3,28x107



SHV 73



4,26x105



4,45x105



5,14x105



6,90x105



5,24x108



4,28x109



7,64x108



4,34x107



Bảng số liệu cho thấy chủng SHV 18 phát triển tốt và đạt mật độ cao nhất

khi nuôi cấy ở điều kiện pH=6,5 (mật độ tế bào đạt 4,52x10 9 CFU/ml). Kết quả

kiểm tra mật độ cho thấy chủng xạ khuẩn SHX 02 đạt mật độ cao nhất khi được

nuôi cấy ở điều kiện pH=7,5 (mật độ tế bào đạt 3,92x10 9 CFU/ml), chủng SHV

73 có dải pH thích hợp từ 6,5-7,5 và đạt mật độ cao nhất (≥10 9CFU/m l) trong

điều kiện môi trường nuôi cấy có pH ban đầu =7,0.

* Yếu tố không khí

Các chủng vi sinh được chọn đều là vi sinh hiếu khí do đó yếu tố không

khí có ảnh hưởng tới sự phát triển vi sinh vật do vậy đề tài đã tiến hành đánh giá

nhu cầu sử dụng oxy trong quá trình sinh trưởng và phát triển của các chủng vi

sinh vật thông qua lượng không khí cấp vào. Kết quả trình bày trong bảng 4.7.

Bảng 4.7. Ảnh hưởng của không khí đến sinh trưởng và phát triển của VSV

Chủng

VSV



Mật độ tế bào (CFU/ml)

0,50*



0,55*



0,60*



0,65*



0,70*



0,75*



0,80*



SHX 02



2,34x106 4,52x106 5,68x107 4,26x108 5,26x109 6,02x109 6,72x108



SHV 18



4,12x106 6,48x108 7,86x108 6,70x109 5,62x109 5,74x108 5,76x108



SHV 73



3,06x106 5,34x106 7,26x107 4,84x108 5,62x109 5,58x109 5,44x107



39



* Lượng không khí ( dm3 khụng khớ/dm3 mụi trường/Phút)

Số liệu bảng 4.7 cho thấy khi lượng không khí cung cấp vào trong quá trình

nhân sinh khối là 0,5 dm3 khụng khớ/lớt mụi trường/Phút thì khả năng sinh

trưởng và phát triển của các chủng vi sinh vật thấp, chủng SHV 18 đạt mật độ

cao nhất (>5x109CFU/ml) khi nồng độ không khí cung cấp vào là 0,65 – 0,70

dm3 khụng khớ/lớt mụi trường/Phút, chủng SHX 02 và chủng SHV 73 đạt mật

độ cao nhất (>5x109CFU/ml) khi nồng độ không khí cung cấp vào là 0,70 – 0,75

dm3 khụng khớ/lớt mụi trường/Phút, tuy nhiên khi lượng không khí đưa vào ≥ từ

0,75 dm3 khụng khớ/lớt mụi trường/Phút thì mật độ vi sinh vật có xu hướng

giảm.

2.3. Khả năng tổ hợp của các chủng vi sinh vật trong xử lý chất thải rắn

2.3.1. Điều kiện sinh trưởng tổng hợp

Sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố

môi trường vô sinh như nhiệt độ, pH, độ ẩm, khụng khớ…Thông qua các thí

nghiệm xem xét sự tác động đơn lẻ ở trên và những nghiên cứu trước đây đã chỉ

ra ngưỡng nhiệt độ vi sinh vật thích nghi mà đề tài tiến hành nghiên cứu sự tác

động tổng hợp của các yếu tố đó tới sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

thông qua 12 công thức như sau.

Bảng 4.8. Các công thức thí nghiệm với tổng hợp các yếu tố môi trường

T0 (A)



pH (B)



Không khí (C)



T0=40 ±2 (0C)



pH=6,5



0,70*



T0=45 ±2 (0C)



pH=7,0



0,75*



pH=7,5

Qua thời gian nuôi cấy, kiểm tra kết quả cho thấy



40



Bảng 4.9. Ảnh hưởng tổng hợp các điều kiện môi trường tới sinh trưởng và

phát triển của vi sinh vật

CTTN



Mật độ trung bình của vi sinh vật qua ba lần nhắc lại (CFU/g)

SHX02



SHV 18



SHV 73



A1B1C1 = CT1



4,67 x106



5,36 x107



6,08 x106



A1B2C1 = CT2



4,67 x108



5,76 x109



5,49 x109



A1B3C1 = CT3



6,13 x106



6,11 x109



4,69 x108



A1B1C2 = CT4



3,68 x108



4,36 x108



5,18 x109



A1B2C2 = CT5



4,22 x107



4,44 x107



6,13 x106



A1B3C2 = CT6



4,38 x106



5,30 x108



6,16 x106



A2B1C1 = CT7



3,46 x107



4,53 x107



5,38 x108



A2B2C1 = CT8



5,36 x106



4,34 x107



6,03 x107



A2B3C1 = CT9



4,36 x108



6,31 x107



5,72 x107



A2B1C2 = CT10



5,26 x107



7,05 x108



6,19 x108



A2B2C2 = CT11



5,66 x106



6,01 x108



5,48 x107



A2B3C2 = CT12



6,13 x109



6,46 x109



5,35 x109



Qua bảng trên ta thấy rằng khi phối hợp các yếu tố môi trường lại sẽ cho ta

kết quả ở CT12 ( T0=45 ±2 (0C); pH=7,5; 0,75* ) hai chủng vi sinh vật SHX02

và SHV18 đều sinh trưởng và phát triển tốt, ở điều kiện CT2 chủng SHV73 mới

sinh trưởng mạnh nhất tuy nhiên nó cũng không chênh lệch quá lớn so với ở

CT12 do đó để đảm bảo điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý tiếp theo và để cả

ba chủng vi sinh vật đều có khả năng sinh trưởng tốt thì ta chọn CT12 là yếu tố

môi trường thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và phát triển của ba chủng vi sinh

vật đã được tuyển chọn.



41



2.3.2. Khả năng chuyển hóa chất thải của các chủng vi sinh vật

Để đảm bảo cho hoạt động của ba chủng vi sinh vật đã được chọn không

ảnh hưởng và ức chế lẫn nhau trong quá trình xử lý phế thải, đề tài đã tiến hành

kiểm tra khả năng tổ hợp của các chủng vi sinh vật trong điều kiện nhiệt độ, pH,

không khí tối ưu nhất như trên đã chỉ ra, tức là sẽ tổ hợp các chủng trong điều

kiện của CT12.

Bảng 4.10. Khả năng tổ hợp của các chủng vi sinh vật

Ký hiệu

chủng



Công thức

TN



Mật độ vi sinh vật (CFU/g) sau thời gian bảo quản



Hoạt tính sinh

học sau 3



0 giờ

SHX 02



SHV 18



SHV 73



1 tháng



2 tháng



3 tháng



Đơn chủng



4,41 x 108



6,56 x 108



4,42 x 108



3,65 x 108



45 mm



Hỗn hợp



4,52 x 108



5,73 x 108



3,45 x 108



2,36 x 108



44 mm



Đơn chủng



4,45 x 109



6,50 x 109



5,44 x 108



3,87 x 108



22 mm



9



9



8



8



22 mm



Hỗn hợp



3,65 x 10



5,88 x 10



4,32 x 10



3,98 x 10



Đơn chủng



3,31 x 108



6,64 x 108



8,45 x 108



7,24 x 108



1020 μmol/ml



Hỗn hợp



2,45 x 108



7,04 x 108



8,32 x 108



6,34 x 108



1015 μmol/ml



Số liệu bảng 4.10 cho thấy mật độ các chủng vi sinh vật lựa chọn trong điều

kiện hỗn hợp và riêng lẻ không có sự sai khác, sau 1 tháng bảo quản mật độ tế

bào tăng nhẹ sau đó giảm và ổn định và đạt mật độ > 10 8 CFU/g sau 3 tháng bảo

quản, kết quả kiểm tra cũng cho thấy hoạt tính sinh học của vi sinh vật sử dụng

trong nghiên cứu không có sự thay đổi so với ban đầu.

Khả năng tổ hợp của các chủng vi sinh vật còn được tiến hành trên môi

trường cơ chất chính là phế thải tinh bột sắn thu được kết quả như sau.

Qua bảng 4.11 kết quả trên cho thấy giữa công thức đơn chủng và hỗn chủng

không cho kết quả sai khác nhau nhiều, điều này chứng tỏ các chủng vi sinh vật

đã không ức chế nhau trong quá trình sinh trưởng và phát triển.



42



Bảng 4.11. Mật độ và hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật nuôi cấy

trên cơ chất bã thải tinh bột sắn

Kí hiệu

chủng



CTTN



SHX02



Mật độ

VSV



Đơn chủng



Hoạt tính sinh học VSV qua các lần nhắc lại



NL3



3.79



43 mm



43 mm



41mm



4.71



42 mm



44 mm



42 mm



Đơn chủng



31.45



21 mm



23 mm



21 mm



Hỗn chủng



37.51



21 mm



22 mm



22 mm



Đơn chủng



5.59



1000 μmol/ml



1000 μmol/ml



1020 μmol/ml



Hỗn chủng



SHV 73



NL2



Hỗn chủng

SHV 18



NL1



5.79



1000 μmol/ml



1015 μmol/ml



1020 μmol/ml



LSD 0,05



3.8



Qua bảng 4.11 ta cũng thấy ba chủng vi sinh vật được chọn sinh trưởng tốt

trên cơ chất bã thải tinh bột sắn, tuy nhiên mật độ và khả năng phân giải giảm

nhẹ so với nuôi trong phòng thí nghiệm ở bảng 4.10 trên cơ chất chuyên biệt

điều này có thể là do điều kiện cơ chất chuyên biệt có đủ hàm lượng cơ chất cho

vi sinh vật phát triển và không chứa các chất gây ức chế sự phát triển của vi sinh

vật so với cơ chất bã thải.

Đây sẽ là cơ sở để lựa chọn công thức hỗn chủng vào xử lý bã thải tinh bột

sắn.

3. Đánh giá khả năng sử dụng bộ chủng vi sinh vật vào xử lý phế phế thải

sau chế biến tinh bột sắn

Để có thể đánh giá khả năng xử lý phế thải rắn sau chế biến tinh bột sắn đề tài

đã tiến hành ủ phế thải với sự có mặt của các chủng vi sinh vật đã được tuyển

chọn ở trên. Trong quá trình ủ các chỉ tiêu pH, nhiệt độ, độ ẩm và mật độ vi sinh

vật đã được theo dõi cẩn thận.



43