Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.04 MB, 69 trang )
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
3.1. Theo dõi diến biến của đống ủ
3.1.1. Mật độ vi sinh vật
Trong quá trình ủ đề tài đã tiến hành theo dõi diễn biến quá trình hoạt động
của vi sinh vật 5 ngày/1lần.
Bảng 4.12. Mật độ vi sinh vật trong quá trình ủ theo các tỉ lệ phối trộn các
chủng vi sinh vật
Ngày thứ 30
nghiệm
(CFU/g)
(CFU/g)
(CFU/g)
(CFU/g)
ĐC
7,56 x 10
10,45 x 10
ĐC
8,91 x 10
1,78 x 10
ĐC
2,19 x 10
1,25 x 10
ĐC
5,58 x 10
9,67 x 10
ĐC
5,58 x 10
5,49 x 10
ĐC
1,07 x 10
CTTN
Ngày thứ 25
SHV 73
CTTN
Ngày thứ 20
SHV 18
CTTN
Ngày thứ 15
SHX 02
CTTN
Ngày thứ 10
VSV tổng số
CTTN
Ngày thứ 5
Công thức thí
CTTN
Ngày lấy mẫu
2,26 x 10
4
8,45 x 10
6
1,04 x 10
4
1,02 x 10
8
9,7 x 10
5
7,62 x 10
5
6,01 x 10
8
1,98 x 10
5
6,47 x 10
7
6,47 x 10
6
7,51 x 10
6
3
2
6
1,90 x 10
9
2
4,01 x 10
3
8
3
7
3
6
4
4
6,8 x 10
2
3
9,50 x 10
2
7,25 x 10
4
1,83 x 10
2
9,83 x 10
8,09 x 10
1,79 x 10
7,09 x 10
1,27 x 10
9,54 x 10
3,49 x 10
7,98 x 10
8
4
7
5
5
4
4
1,8 x 10
1
26,1 x 10
2,3 x 10
1
1,01 x 10
3,7 x 10
2
4
1
4,03 x 10
3,98 x 10
7,95 x 10
4,21 x 10
7,62 x 10
7,62 x 10
7,30 x 10
8
1
6
1
5
1
3
Qua bảng số liệu trên ta có thể thấy là trong khoảng 10 ngày đầu mật độ vi
sinh vật của tất cả các công thức đều tăng, tuy nhiên công thức đối chứng tăng
nhẹ so với các công thức thí nghiệm khác do các công thức thực nghiệm được
bổ sung vi sinh vật ban đầu.
Vào giai đoạn ngày thứ 15 của đống ủ thì lượng vi sinh vật tăng rất mạnh,
do khi này sinh vật thích nghi với điều kiện của đống ủ.
44