Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng phân giải tinh bột và thử nghiệm xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản tại Quảng Nam - Đà Nẵng.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG NGUYỄN THỊ HỒNG TRINH NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY TINH BỘT VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỒ NUÔI TR

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ HỒNG TRINH

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN

CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY TINH BỘT VÀ THỬ NGHIỆM

XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỒ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TẠI

QUẢNG NAM - ĐÀ NẴNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà nẵng, 2015

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ HỒNG TRINH

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN

CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY TINH BỘT VÀ THỬ NGHIỆM

XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỒ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TẠI

QUẢNG NAM - ĐÀ NẴNG

Ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường

Người hướng dẫn: TS Võ Châu Tuấn

Đà nẵng, 2015

Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kì công trình nào khác

Tác giả

Nguyễn Thị Hồng Trinh

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Võ Châu Tuấn – người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài Đồng thời, xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, tạo điều kiện và giúp đỡ của Ban chủ nhiệm khoa Sinh – Môi trường, các thầy cô giáo và bạn bè

Đà Nẵng, Ngày 05 tháng 05 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Hồng Trinh

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Sơ lược về VSV có khả năng sinh amylase và đặc điểm của enzyme 3

1.1.1 Các loại VSV sinh enzyme amylase 3

1.1.2 Đặt tính và cơ chế tác dụng của amylase 4

1.1.3 Sinh tổng hợp amylase ở VSV 5

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và sinh tổng hợp amylase của VSV 5

1.2.1 Ảnh hưởng của pH môi trường 5

1.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 6

1.2.3 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy 6

1.3 Các nghiên cứu ứng dụng VSV trong xử lý nước thải NTTS 7

1.3.1 Nước thải NTTS và các vấn đề môi trường 7

1.3.2 Các ghiên cứu VSV để xử lý nước thải NTTS 8

1.3.3 Các ứng dụng VSV trong xử lý nước thải NTTS 10

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

2.1 Đối tượng nghiên cứu 12

2.2 Địa điểm, phạm vi và thời gian nghiên cứu 12

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 12

2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 12

2.3 Phương pháp nghiên cứu 12

2.3.1 Phương pháp lấy mẫu 12

2.3.2 Phương pháp phân lập và xác định VK có khả năng phân hủy tinh bột mạnh 12

2.3.3 Phương pháp nhộm Gram 14

2.3.4 Phương pháp xác định các điều kiện ảnh hưởng đến sinh trưởng của

VK 14

2.3.5 Phương pháp xác định ảnh hưởng của các điều kiện đến khả năng sinh enzyme amylase của VK 15

2.3.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm xử lý nước thải NTTS bằng vi khuẩn ở bể aerotank 16

2.3.7 Phương pháp xác định các thông số ô nhiễm của nước thải 16

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 18

3.1 Phân lập và tuyển chọn các chủng VK có khả năng phân giải tinh bột 18

3.2 Khảo sát các đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào VK 19

3.2.1 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc 19

3.2.2 Đặc điểm hình thái tế bào 20

3.3 Ảnh hưởng của một số yếu tố nuôi cấy đến sinh trưởng và sinh enzyme amylase của các chủng VK 21

3.3.1 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy 21

3.3.2 Ảnh hưởng của pH môi trường nuôi cấy 23

3.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ 25

3.4 Thử nghiệm xử lý nước thải NTTS bằng vi khuẩn tuyển chọn trên bể lọc sinh học hiếu khí 26

3.4.1 Sự thay đổi pH của nước thải NTTS trong 9 ngày xử lý bằng VK tuyển chọn 27

3.4.3 Sự thay đổi hàm lượng BOD trong nước thải xử lý 28

3.4.4 Sự thay đổi hàm lượng NH4+ trong nước thải xử lý 29

3.4.5 Sự thay đổi hàm lượng photphat trong nước thải xử lý 30

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 31

1 Kết luận 31

2 Kiến nghị 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

1 Biểu đồ 3.1 Quá trình sinh trưởng của VK T1, T3 và T5

trong 72 h nuôi cấy

21

amylase 3 chủng VK T1, T3, T5 trong 72 h nuôi cấy

giải tinh bột của 3 chủng T1, T3, T5

cấy trên môi trường LB

20

thời gian tối ưu

22

môi trường pH tối ưu

24

độ tối ưu

26

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việt Nam được xem là nước có tài nguyên biển khá đa dạng và phong phú Ngành đánh bắt, nuôi trồng và chế biến thuỷ hải sản chiếm tỷ trọng khá lớn trong kim ngạch xuất khẩu của Việt Nam [1] Trong những năm gần đây, nhận thấy tầm quan trọng của nghề nuôi trồng thủy sản (NTTS), Chính phủ và

Bộ Thuỷ sản đã dành sự ủng hộ mạnh mẽ cho phát triển bền vững của NTTS Chính vì thế ngành khai thác và nuôi trồng thủy hải sản ở nước ta đã có những buớc tiến vượt bậc, đóng góp quan trọng vào tổng kim ngạch xuất khẩu, giải quyết công ăn việc làm cho hàng triệu lao động của nuớc ta [17]

Với tiềm năng và lợi thế trong NTTS, các tỉnh, thành phố duyên hải miền Trung đã tập trung phát triển NTTS Năm 2013, diện tích nuôi trồng toàn vùng đạt xấp xỉ 34 nghìn ha Sản lượng đạt hơn 180 nghìn tấn Hình thức sản xuất trước đây chủ yếu theo hộ gia đình với quy mô nhỏ, song trong những năm gần đây, ngành NTTS của vùng duyên hải miền Trung đã và đang thu hút được nhiều nhiều nhà đầu tư sản xuất nuôi trồng, kinh doanh thức ăn nuôi thủy sản và các dịch vụ thú y Tuy nhiên, việc phát triển mạnh diện tích nuôi trồng đã gây ảnh hưởng xấu - làm suy thoái môi trường trên diện rộng, trong đó có tỉnh Quảng Nam

và Đà Nẵng Tình trạng ô nhiễm môi trường đang xảy ra nghiêm trọng trong NTTS do hàm lượng lớn các chất hữu cơ (CHC) cao phân tử chậm phân hủy như tinh bột, pectin, protein, lipid, cellulose và một số chất khác [7] sinh ra từ lượng thức ăn dư thừa, phân và các rác thải khác đọng lại dưới đáy ao nuôi Ngoài ra, còn các hóa chất, kháng sinh được sử dụng trong quá trình nuôi trồng cũng dư đọng lại mà không được xử lý Việc hình thành lớp bùn đáy do tích tụ lâu ngày của các CHC, cặn bã là nơi sinh sống của các vi sinh vật (VSV) gây thối, các VSV sinh các khí độc như NH3, NO2, H2S, CH4 Các

VSV gây bệnh như: Vibrio, Aeromonas, E coli, Pseudomonas, Proteus,

Staphylococcus nhiều loại nấm và nguyên sinh động vật làm phát sinh

2

nhiều loại dịch bệnh nguy hại, ảnh hưởng lâu dài đến đời sống và kinh tế người dân Bên cạnh đó, việc xả chất thải chưa qua xử lí ra môi trường đã và đang hủy hoại môi trường sinh thái, làm cạn kiệt nguồn nước dùng cho sinh hoạt

và nuôi trồng

Tại Quảng Nam và Đà Nẵng hiện nay vẫn chưa có công trình nghiên cứu nào về việc xử lý nước thải hồ nuôi trồng thủy sản cũng như đưa ra các biện pháp để giảm thiểu ô nhiễm Như vậy, việc tìm ra giải pháp xử lý ô nhiễm môi truờng, xử lý nuớc thải NTTS đang là một vấn đề mang tính thời sự, rất cấp bách Xuất phát từ những cơ sở trên đây, chúng tôi tiến hành thực hiện đề

tài “Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy

tinh bột và thử nghiệm xử lý nước thải hồ nuôi trồng thủy sản tại Quảng Nam – Đà Nẵng”

2 Mục tiêu của đề tài

Tuyển chọn được các chủng vi khuẩn (VK) có khả năng sinh enzyme amylase mạnh, đồng thời xác định được khả năng xử lý nước thải hồ NTTS của các chủng VK tuyển chọn

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài cung cấp dữ liệu khoa học về các chủng VK có khả năng phân giải tinh bột trong môi trường nước tại địa phương; đồng thời cung cấp cơ sở khoa học trong xử lý nước thải bằng VSV

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của đề tài là sơ sở để phát triển phương pháp xử lý nước thải NTTS bằng VSV có hiệu quả cao và thân thiện với môi trường

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Sơ lược về VSV có khả năng sinh amylase và đặc điểm của enzyme

1.1.1 Các loại VSV sinh enzyme amylase [2]

Trong thiên nhiên enzyme có ở hầu hết mọi thực vật, động vật và VSV Song chỉ có một số hạt thực vật và một số loài VSV mới là những đối tựợng

có thể dùng làm nguồn thu các chế phẩm enzyme amylase, do chúng có khả năng tích lũy một lượng lớn các enzyme này trong những điều kiện xác định Những chủng VSV tạo nhiều amylase thường đựơc phân lập từ các nguồn tự nhiên VSV tạo amylase được dùng nhiều hơn cả là nấm sợi, giải nấm men và VK, còn xạ khuẩn thì ít hơn Để thu nhận amylase người ta

thường dùng các giống nấm sợi Aspergillus và Rhizopus

Nấm men và giả nấm men thuộc các giống Candida, Saccharomyces,

Endomycopsis, Endomyces cũng tạo amylas Đặc biệt người ta đã tuyển chọn

được chủng Endomycopsis specise 20-9 có khả năng tổng hợp mạnh mẽ

glucoamylase, -amylase, glucoziltrans-ferase và invertase

Nhiều VK cũng có khả năng tạo lượng lớn enzyme amylase như:

Phytomonas destructans, B.cassavanum, Clostridium acetobutylicum, Pseudomonas saccharophila… Các VK ưa nhiệt có khả năng sinh trưởng

nhanh và phát triển tốt ở nhiệt độ cao nên khi nuôi chúng ít bị nhiễm VSV

khác Đáng chú ý là B.diastaticus, B.tearothermo-philus, B.coagulans, B

circulans, đặt biệt là B.circulans được phân lập từ đất sinh trưởng tốt ở

65-70C và tạo amylase mạnh nhất ở 50C

Trong nhóm xạ khuẩn thì rất hiếm gặp loài tạo amylase mạnh mẽ, tuy

nhiên, cũng có một số, chẳng hạn như xạ khuẩn ưa nhiệt Micromonospora

vulgaris 42 có khả năng tạo một lượng nhỏ - amylase hoạt động ở 65oC cùng với proteinase và các enzyme khác

4

1.1.2 Đặc tính và cơ chế tác dụng của amylase [2]

Hiện nay người ta đã biết rõ có 6 loại enzyme amylase trong đó amylase, -amylase, gluco-amylase (-amylase) thủy phân liên kết -1,4-glucoside của tinh bột và các polysaccharide, 3 amylase còn lại (dextrin-6-glucanhidrolase, amilopectin-6-glucanhidrolase, oligoside-6-glucanhidrolase hay dextrinase) thủy phân các liên kết -1,6-glucoside trong polysaccharide

-và các dextrin cuối

-amylase phân cắt các liên kết -1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phân tử cơ chất (tinh bột, glycogen và polysaccharide) một cách ngẫu nhiên Như vậy chúng có khả năng chuyển 80 – 82% tinh bột thành maltose -amylase không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà còn thủy phân cả hạt tinh bột còn nguyên, song tốc độ rất chậm

Khi thủy phân tinh bột -amylase thường xảy ra 2 giai đoạn:

- Giai đoạn đầu: chỉ một số liên kết trong phân tử bị đứt và độ nhớt của

hồ tinh bột giảm nhanh

- Giai đoạn hai: thủy phân các dextrin phân tử lớn vừa tạo thành

- -amylase của nấm mốc hầu như chỉ tấn công những hạt tinh bột bị

vỡ, còn -amylase VK lại có khả năng phân hủy các hạt tinh bột còn nguyên

lẫn hồ tinh bột (Popadicts và cs, 1971) Amylase của Bacillus subtilis phân

giải tinh bột còn nguyên 2 – 2,5 lần nhanh hơn so với -amylase của nấm mốc (Lixiuk và Popadicts, 1969) (trích Lê Minh Cẩm Ngọc, 2005)

pH tối thích cho hoạt động của -amylase từ nấm mốc là 4,5 – 4,8; của

VK là 5,8 – 6,0 (hoạt động tốt pH: 5,8 – 7,0) Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của -amylase là 50C Amylase của VK có thể chịu được nhiệt độ

92C, trong khi đó amylase của nấm mốc bị bất hoạt ở 70C Tính bền nhiệt

của -amylase VK là một ưu điểm lớn, được sử dụng để xử lý nguyên liệu ở các công đoạn phải dùng nhiệt cao

-amylase không thủy phân hạt tinh bột nguyên mà thủy phân mạnh mẽ

hồ tinh bột -amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết -1,4glucan trong tế bào.- amylase chỉ phổ biến trong giới thực vật Vi khuẩn không có  -amylase

c Glucoamylase

Glucoamylase thủy phân liên kết -1,4 glucan và -1,6 glucan trong polysaccharide Glucoamylase có khả năng xúc tác thủy phân phân hủy hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopeptin, panose, isomantose và mantose tới glucose Đa số glucoamylase đều thuộc loại enzyme acid, thể hiện hoạt lực tối

đa ở vùng pH 3,5 – 5 Glucoamylase bền với acid nhưng lại kém bền với tác dụng của rượi etylic, aceton

1.1.3 Sinh tổng hợp amylase ở VSV

Khi nuôi VSV tạo amylase có hai quá trình liên kết mật thiết nhau: quá trình tổng hợp sinh khối VSV và quá trình tích tụ enzyme trong tế bào hay ngoài môi trường

Amylase của Bacillus subtilis được tạo thành ở VK trong giai đoạn đã

hoặc đang kết thúc quá trình sinh trưởng Cả trong môi trường nuôi cấy lẫn trong bản thân tế bào VK “trẻ” đều không tìm thấy amylase Amylase ngoại bào được tổng hợp ở tế bào đang chuyển sang thời kỳ tự phân

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và sinh tổng hợp amylase của VSV [9] [10] [2]

1.2.1 Ảnh hưởng của pH môi trường

Khi nuôi cấy VSV bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt thì pH môi trường ít bị thay đổi trong quá trình nuôi do môi trường có dung dịch đệm, độ

ẩm thấp Tuy nhiên, pH ban đầu cũng ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển

6

và hình thành enzyme của VSV VSV ưa acid có pH sinh trưởng tốt nhất là

pH 0 - 5,5; đối với VSV ưa trung tính là pH 5,5 - 8,0; đối với VSV ưa kiềm thì pH 8,5 - 11,5 VSV ưa kiềm cực đoan có mức sinh trưởng tối ưu ở pH 10 hay cao hơn nữa Nói chung, các nhóm VSV khác nhau đều có phạm vi sinh trưởng riêng của mình Đa số VK phát triển và sinh enzyme cao ở môi trường trung tính, trong khi đó nấm sợi phát triển và tạo amylase ở môi trường axit yếu pH môi trường không chỉ ảnh hưởng đến lượng enzyme tổng hợp mà

còn ảnh hưởng đến chủng loại enzyme được tổng hợp Khi nuôi cấy A.oryzae

trên môi trường có pH 6,5 thì ưu thế tổng hợp thuộc về -amylase, trong khi

đó ưu thế thuộc về glucoamylase khi pH môi trường là 4,5

1.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng với sinh trưởng của VSV và sự tạo thành các enzyme amylase Không tuân thủ đầy đủ chế độ nhiệt sẽ dẫn tới giảm hoạt lực các amylase Nhiệt độ nuôi tối thích đối với

nấm sợi thuộc giống Aspergillus là 30 - 32C, môi trường thích hợp nhất và

tạo nhiều amylase ở Bacillus là 37C, một số VK khác thì có nhiệt độ tối

thích cao hơn B.circulans phát triển mạnh ở nhiệt đô 65 - 70C song lại tạo nhiều amylase ở nhiệt độ 50C, vì vậy người ta thường cấy giống ở 70C sau

đó tiến hành cho tích lũy ở nhiệt độ 50C nuôi chủng này bằng môi trường nước lỏng gồm nước nấu khoai tây, pepton Các VSV ưa nhiệt thì sinh tổng hợp nên các amylase bền nhiệt Enzyme với độ bền nhiệt cao có ưu thế lớn trong nhiều lĩnh vực sản xuất

1.2.3 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy

Thời gian nuôi cấy ảnh hưởng rất lớn đến sự tạo thành enzyme Đối với

đa số nấm mốc khi nuôi ở môi trường xốp sự tạo thành amylase cực đại thường kết thúc khi nấm mốc bắt đầu sinh bào tử, thời gian kết thúc sự tạo thành amylase thường từ 30 - 42 giờ Còn đối với VK sự tạo thành amylase tốt nhất từ khoàng 40 - 50 giờ Còn nuôi cấy chìm sinh trưởng của chủng

giống đạt cực đại tới pha ổn định trước, khoảng từ 5 đến 8 giờ sau thì hoạt độ enzyme đạt cực đại

1.3 Các nghiên cứu ứng dụng VSV trong xử lý nước thải NTTS

1.3.1 Nước thải NTTS và các vấn đề môi trường

Ở Việt Nam hoạt động NTTS thực sự khởi sắc từ năm 1990 và đến năm

2000 – 2002 thì bùng phát cả về diện tích lẫn đối tượng nuôi Việc mở rộng diện tích NTTS được tiến hành chủ yếu trên các vùng đất ngập nước ven biển miền Trung và một phần diện tích canh tác nông nghiệp kém hiệu quả đã được chuyển sang NTTS [4]

Sự suy giảm chất lượng môi trường nước tăng tỷ lệ thuận với diện tích

và sản lượng NTTS Tại một số khu vực nuôi tôm tập trung (trong đó có cả nuôi trên cát), do việc xả thải các CHC phú dưỡng, chất độc VSV (cả mầm bệnh) và các chất sinh hoạt bừa bãi làm cho môi trường suy thoái, bùng nổ dịch bệnh (bệnh tôm năm 1993 – 1994) và gây thiệt hại đáng kể về kinh tế cũng như về điều kiện môi trường sinh thái [4]

Hiện nay, có rất nhiều loại sản phẩm thuốc, hóa chất và chế phẩm sinh học được dùng rộng rãi trong NTTS trên thế giới Hóa chất được dùng trong NTTS trên thế giới thường ở các dạng sau: thuốc diệt nấm (antifoulants), thuốc khử trùng (disinfectants), thuốc diệt tảo (algicides), thuốc trừ cỏ (herbicides), thuốc trừ sâu (pesticides), thuốc diệt ký sinh trùng (parasiticides)

và thuốc diệt khuẩn (antibacterials) và chất kháng sinh được sử dụng đáng kể trong NTTS hoặc để chữa các bệnh lây nhiễm hoặc phòng bệnh [5]

Những hóa chất trên có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe động vật thủy sản nếu như sử dụng đúng, nhưng khi lạm dụng dẫn đến những hậu quả khôn lường, gây rủi ro cho người lao động, làm giảm giá trị thương phẩm và còn tạo các chủng VK kháng thuốc làm giảm hiệu quả trong điều trị bệnh

8

Phần lớn lớp bùn trong các đầm, ao NTTS chủ yếu là các CHC như protein, lipit, axit béo với công thức chung CH3(CH2)nCOOH, photpholipids, sterol – vitamin D3, các hoocmon, carbohydrate, chất khoáng và vitamin, vỏ tôm lột xác,… Lớp bùn này luôn ở trong tình trạng ngập nước, yếm khí, các VSV yếm khí phát triển mạnh, phân hủy các hợp chất trên tạo thành các sản phẩm là H2S, NH3, CH4,… rất có hại cho thủy sinh vật, ví dụ nồng độ 1,3 ppm của H2S có thể gây sốc, tê liệt và thậm chí gây chết tôm Khí NH3 cũng được sinh ra từ quá trình phân hủy yếm khí thức ăn tồn dư gây độc trực tiếp cho tôm, làm ảnh hưởng đến độ pH của nước và kìm hãm sự phát triển của thực vật phù du (Kongkeo, 1990) [14]

Tóm lại, các chất ô nhiễm chủ yếu trong nước thải NTTS bao gồm: Cacbon hữu cơ (gồm thức ăn, phân bón, chế phẩm sinh học…), nitơ được phân hủy từ các protein, photpho phân hủy từ các protein Nồng độ các chất ô nhiễm trên được biểu thị bởi một số chỉ tiêu chung như chỉ tiêu nhu cầu oxy hóa sinh – BOD (Biochemical Oxygen Demand), nitơ tổng (TN) và photpho tổng (TP)

1.3.2 Các nghiên cứu VSV phân giải tinh bột trong nước thải NTTS

1.3.2.1 Nghiên cứu ngoài nước

Các chủng VK và nấm mốc là những VSV được nghiên cứu nhiều nhất

để xử lý nước thải trong nhiều thập kỷ qua Theo nhiều nghiên cứu cho thấy thành phần và cấu trúc các chủng VK trong ao nuôi tôm thâm canh và rừng ngập mặn rất khác nhau nguyên nhân là do nguồn thức ăn đầu vào cung cấp cho các ao nuôi, do đó các chủng VK này có khả năng xử lý nguồn chất thải hữu cơ trong ao nuôi với hiệu xuất cao hơn các chủng phân lập từ các nơi khác [21]

Một nghiên cứu về quản lý sức khỏe ao nuôi tôm sú nhờ chế phẩm sinh học của M.K ABU HENA và cs đã chỉ ra rằng sau khi sử dụng các chủng VK

có lợi xử lý nước thải nuôi tôm các thông số ô nhiễm hữu cơ giảm xuống

đáng kể, các thông số như oxy hòa tan, pH, nhiệt độ, độ mặn, tổng chất rắn lơ lửng, NO3- và PO43- đều nằm trong khoảng thích hợp cho tôm phát triển [18] Nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các yếu tố lý hóa lên VK trong ao nuôi cá của Jun và cs (năm 2000) chỉ ra rằng sự sinh trưởng và sinh enzyme của VK chịu ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố lý hóa trong ao nuôi và nghiên cứu cũng chỉ ra rằng từ bề mặt lớp bùn đáy xuống 1,5 cm là nơi diễn ra quá trình phân hủy CHC mạnh nhất [22]

1.3.2.2 Nghiên cứu trong nước

Trong nước đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu sử dụng VSV phân giải tinh bột Nghiên cứu tuyển chọn các VK có tiềm năng phân hủy tinh bột và protein để ứng dụng trong xử lý nước thải chế biến lương thực và thủy sản, Nguyễn Hoàng Mỹ và cs (năm 2011) đã tuyển chọn được 12 chủng VK khác nhau bao gồm 6 chủng có khả năng phân giải tinh bột mạnh nhất và 6 chủng có khả năng phân giải protein tốt nhất Kết quả đề tài cho thấy hiệu quả

xử lý chất hữu cơ khi phối trộn các chủng với nhau tăng lên so với khi chỉ sử dụng một chủng riêng rẻ, hiệu suất đạt gần 90% đối với nước thải nông sản và 80% đối với nước thải chế biến thủy sản [8] Nghiên cứu khảo sát bước đầu VSV phân giải tinh bột ở một số ao nuôi tôm thuộc đầm Sam – Chuồn, Phú Vang, Thừa Thiên Huế đã phân lập với 206 chủng VK và 96 chủng xạ khuẩn

có khả năng phân giải tinh bột, bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch kết quả thu được chủng vi khuẩn V94 và chủng xạ khuẩn X65 phân giải tinh bột mạnh nhất và hai chủng này được chọn nghiên cứu sự ảnh hưởng các điều kiện thời gian, pH, nhiệt độ lên khả năng sinh trưởng và sinh enzyme amylase [13] Để có cơ sở tạo chế phẩm vi sinh làm sạch ao nuôi tôm, từ bùn ao nuôi tôm ở đầm Sam – Chuồn, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế, Phạm Thị Ngọc Lan, Huỳnh Ngọc Thành (năm 2012) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột phân lập từ ao nuôi tôm Ở đầm Sam – Chuồn, Thừa Thiên Huế”, kết quả đã tuyển chọn được 2 chủng MA20 và

10

M102 có hoạt tính amylase mạnh, chủng MA20 thể hiện hoạt tính amylase mạnh nhất trong môi trường với nguồn nitrogen là NaNO3, pH 6,5 và tích lũy sinh khối lớn nhất với nguồn nitrogen là gelatin, chủng M102 thể hiện hoạt tính amylase mạnh nhất trong môi trường với nguồn nitrogen là KNO3, pH 5,5 và tích lũy sinh khối lớn nhất với nguồn nitrogen là NaNO3 [12]

1.3.3 Các ứng dụng VSV trong xử lý nước thải NTTS

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp sinh học đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong xử lý ô nhiễm môi trường NTTS, đặc biệt là các chất thải hữu

cơ Tiêu biểu là việc sử dụng hệ VSV để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ từ chất thải Có thể nêu lên một số phương pháp sau:

 Probiotic trong xử lý môi trường

Trong NTTS, probiotic còn là chế phẩm xử lý môi trường Thay cho mục đích chủ yếu là tiêu diệt các bào tử VK, chế phẩm sinh học được sản xuất với mục đích chủ yếu là kích thích sự gia tăng của các VSV có lợi trong ao nuôi Một thành phần khác cũng được tìm thấy trong chế phẩm probiotic đó là tập hợp các enzyme có nguồn gốc VSV như: amylase, proteose, lipase, cellulose, chitinase, một số vitamin thiết yếu hoặc axit amin và chất khoáng,… nhằm kích thích hoạt tính ban đầu của VSV của chế phẩm và xúc tác cho sự hoạt động của enzyme trong môi trường

 Men vi sinh trong NTTS

Khi đưa men vi sinh vào môi trường nước ao, các VK có lợi sẽ sinh sôi và phát triển nhanh Hoạt động của các VK có lợi sẽ có tác dụng cho các ao nuôi tôm như phân hủy các CHC trong nước, phân hủy xác tảo chết và làm giảm

sự gia tăng của lớp bùn đáy ao, giảm các độc tố trong nước (NH3, H2S,

NO2…), nâng cao khả năng miễn dịch của tôm, ức chế hoạt động và phát triển của VSV có hại,… [15]

 Chế phẩm EM trong NTTS

Việc ứng dụng chế phẩm sinh học vào quá trình quản lý môi trường ao nuôi tôm là một tiến bộ trong ứng dụng VSV xử lý môi trường và loại chế phẩm sinh học được sử dụng có hiệu quả nhất là EM Qua một thời gian sử dụng cho thấy chế phẩm EM có khả năng phân giải tốt các chất thải hữu cơ trong quá trình nuôi, phân hủy các CHC hòa tan và không hòa tan, đồng thời duy trì được chất lượng nước trong ao nuôi, ức chế khả năng phát triển của

các VSV gây hại như Vibrio, Aeromonas,…[11]

 Các công trình xử lý nước thải NTTS

Đối với NTTS ở quy mô công nghiệp, doanh nghiệp thường áp dụng các công nghệ vào xử lý nước thải để đạt hiệu xuất cao hơn Cụ thể các công nghệ thường được áp dụng trong NTTS: Công trình có bể lọc sinh học; Công trình có bể aerotank; Công trình có bể RBC; Công trình có bể UASB

Xử lý hiếu khí bể aerotank là tạo điều kiện hiếu khí cho quần thể VSV

có trong nước thải phát triển tạo thành bùn hoạt tính VSV trong bể aerotank

dễ được bổ sung nhờ bùn hoạt tính ở ngăn lắng và được cung cấp chất dinh dưỡng tạo điều kiện cho VSV phát triển CHC nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hóa bởi quần thể VSV ở trong bùn hoạt tính Các VSV này sẽ phân hủy các CHC thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O làm giảm nồng độ trong nước thải