- ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẾN HIỆU SUẤT ĐÔNG TỤ CỦA VI KHUẨN TRONG NƯỚC THẢI TRẠI CHĂN NUÔI HEO Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG. - Cation tối ưu, nước thải chăn nuôi heo, sự đông tụ, vi khuẩn đông tụ. - Bốn chủng vi khuẩn đông tụ Bacillus cereus KG.05, Bacillus megaterium VL.01. - trong môi trường để xác định hiệu suất đông tụ của bốn cặp chủng vi khuẩn này (Bacillus cereus KG.05+ Bacillus megaterium VL.01), (Bacillus cereus KG.05+Bacillus sp. - VL.05). - Kết quả xác định được yếu tố tương quan trong môi trường ảnh hưởng đến hiệu suất đông tụ trong quá trình xử lý nước thải tối ưu nhất ở pH = 7 và cation hóa trị I (K. - ở nồng độ 20 mM cho hiệu suất đông tụ >70%. - Qua đó, chọn được cặp chủng vi khuẩn Bacillus cereus KG.05 + Bacillus megaterium VL.01 đại diện cho 4 cặp chủng vi khuẩn đông tụ để xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas ở Đồng bằng sông Cửu Long.. - 2.1 Vi khuẩn. - Bốn chủng vi khuẩn có hiệu suất đông tụ cao được phân lập và tuyển chọn trong 150 mẫu nước thải trại chăn nuôi heo sau biogas ở Đồng bằng sông Cửu Long: Bacillus cereus KG.05, Bacillus megaterium VL.01. - 2.2.1 Xác định yếu tố pH ảnh hưởng đến hiệu suất đông tụ. - Hiệu suất đông tụ của cặp chủng vi khuẩn được tính bằng công thức:. - *OD 0 : OD dịch huyền phù cặp chủng vi khuẩn trước ly tâm nhẹ. - Na + ảnh hưởng đến hiệu suất đông tụ. - Phối hợp từng cặp chủng vi khuẩn và tính hiệu suất đông tụ như thí nghiệm trên.. - 3.1 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất đông tụ của vi khuẩn. - Bốn cặp chủng vi khuẩn (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus megaterium VL.01), (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus sp. - Kết quả cho thấy vi khuẩn đông tụ được phân lập từ 150 mẫu nước thải tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long sống trong môi trường pH giới hạn từ 3 đến 9. - Qua thống kê cho thấy giá trị pH=7 của 4 cặp chủng vi khuẩn thực hiện thí nghiệm đều có hiệu suất đông tụ từ 70 – 76% và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% so với 6 giá trị pH còn lại của từng cặp chủng vi khuẩn thực hiện thí nghiệm (Bảng 1).. - Bảng 1: Hiệu suất đông tụ của 4 cặp vi khuẩn (KG.05+VL.05). - pH Hiệu suất đông tụ. - (KG.05+VL.05) Hiệu suất đông tụ. - (KG.05+VL.01) Hiệu suất đông tụ. - (KG.05+ST.02) Hiệu suất đông tụ. - Kimchhayarasy et al., (2009) cho thấy các chủng vi khuẩn đồng đông tụ hoạt động được ở môi trường có pH dao động từ 3- 9 và tối ưu nhất là pH=7. - Kết quả Bảng 1 cho thấy 4 cặp chủng vi khuẩn đông tụ thực hiện thí nghiệm đều hoạt động có hiệu suất đông tụ cao ở pH=7 và tối ưu nhất là cặp Bacillus cereus KG.05+ Bacillus megaterium VL.01. - Các chủng vi khuẩn đông tụ thích nghi tốt ở môi trường trung tính (pH=7). - (pH=9), vi khuẩn đông tụ hoạt động kém hiệu quả (hiệu suất đông tụ <40. - Vì vậy, pH của môi trường có tác động rất lớn đến sự thích nghi và khả năng hoạt động của các chủng vi khuẩn đông tụ. - Như vậy, với khoảng pH của nước thải chăn nuôi heo sau biogas ở Đồng bằng sông Cửu Long dao động từ 6 – 8 thì vi khuẩn đông tụ cũng có thể hoạt tốt để cho hiệu suất cao nhất.. - K + đến hiệu suất đông tụ của vi khuẩn. - 3.2.1 Ảnh hưởng của cation Ca 2+ đến hiệu suất đông tụ của vi khuẩn. - Sau khi tiến hành thí nghiệm 7 nồng độ cation Ca 2+ trong muối CaCl và 100 mM) ở pH =7 cho 4 cặp chủng vi khuẩn đông tụ (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus megaterium VL.01), (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus sp.. - Qua hình 1 cho thấy hiệu suất đông tụ của 4 cặp. - chủng vi khuẩn hoạt động tối ưu nhất ở nồng độ 20 mM Ca 2+ trong muối CaCl 2 cho hiệu suất đông tụ từ 64-69%, cao hơn so với 6 nồng độ còn lại và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1%. - Khi kiểm tra kết quả từng cặp chủng vi khuẩn ở cùng nồng độ cation Ca 2+ mức 20 mM cho thấy hiệu suất đông tụ giữa 3 cặp vi khuẩn KG.05 + VL.01;. - VL.05 + VL.01 lần lượt là khác biệt không có ý nghĩa ở mức 1%, riêng cặp vi khuẩn KG.05 + ST.02 có hiệu suất đông tụ thấp nhất (64%) và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với 2 cặp chủng vi khuẩn KG.05 + VL.05 và KG.05 + VL.01. - hiệu suất đông tụ của 4 cặp vi khuẩn không cao (<50. - trong môi trường có ảnh hưởng đến cơ chế đông tụ của vi khuẩn để tạo sự đông tụ với hiệu suất tối ưu nhất khi có nồng độ cation Ca 2+ phù hợp nhất (20 mM) và có mức giới hạn trên là 100 mM (Hình 1).. - Hình 1: Hiệu suất đông tụ 4 cặp chủng vi khuẩn qua 7 nồng độ Ca 2+ trong muối CaCl 2. - 3.2.2 Ảnh hưởng của cation Mg 2+ đến hiệu suất đông tụ của vi khuẩn. - Bốn cặp chủng vi khuẩn đều hoạt động tối ưu khi môi trường có 20 mM Mg 2. - đạt hiệu suất đông tụ từ 65-72% cao hơn so với 6 nồng độ Mg 2+ còn lại và 100 mM) và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1%.. - Hiệu suất đông tụ. - Hình 2: Hiệu suất đông tụ 4 cặp chủng vi khuẩn qua 7 nồng độ Mg 2+ trong muối MgCl 2. - Trong 4 cặp chủng vi khuẩn thực hiện thí nghiệm, cặp KG.05+VL.01 có hiệu suất đông tụ cao nhất (72%) và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% so với 3 cặp chủng vi khuẩn còn lại. - khi tiếp tục tăng nồng độ cation Mg 2+ lên đến 100 mM thì hiệu suất đông tụ chỉ còn từ 14-19%.. - 3.2.3 Ảnh hưởng của cation Na + đến hiệu suất đông tụ của vi khuẩn. - Kết quả cho thấy khi môi trường có cation Na + nồng độ 10 mM thì hiệu suất đông tụ của 4 cặp vi khuẩn rất thấp khoảng 40%, nhưng khi tăng nồng độ lên 20, 30 mM thì hiệu suất đông tụ cũng dần tăng lên từ 50 – 72%. - Khi thí nghiệm được tiếp tục tăng nồng độ Na + trong muối NaCl lên từ 40 – 100 mM thì hiệu suất đông tụ bắt đầu giảm dần đến 100 mM thì gần như các cation này ức chế hoàn toàn sự kết dính của các tế bào vi khuẩn với nhau, có cặp vi khuẩn KG.05+VL.01 hiệu suất đông tụ chỉ còn 9% (Hình 3).. - Từ Hình 3 cho thấy cả 4 cặp vi khuẩn đông tụ (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus megaterium VL.01), (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus sp.. - VL.05) đều có hiệu suất đông tụ cao ở nồng độ 30 mM Na + trong muối NaCl và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% so với các nồng độ còn lại. - Trong đó, cặp vi khuẩn KG.05 + VL.01 có hiệu suất đông tụ cao nhất (72%) và cũng chính cặp chủng vi khuẩn KG.05 + VL.01 có hiệu suất đông tụ thấp nhất (9%) ở nồng độ 100 mM Na + trong muối NaCl. - Điều này cho thấy yếu tố cation Na + trong môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hoạt động tối ưu của vi khuẩn đông tụ.. - Hình 3: Hiệu suất đông tụ 4 cặp chủng vi khuẩn qua 7 nồng độ Na + trong muối NaCl Kết quả này cũng phù hợp với Min et al.,. - Sự kết dính bề mặt tế bào vi khuẩn tạo sự đông tụ trong môi trường phụ thuộc vào nồng cation trong môi trường. - Đặc biệt để đạt được hiệu suất đông tụ cao nhất thì cation hóa trị I cần có nồng độ cao hơn cation hóa trị II. - 3.2.4 Ảnh hưởng của cation K + đến hiệu suất đông tụ của vi khuẩn. - Tương tự như các thí nghiệm trên, 4 cặp chủng khuẩn đông tụ (Bacillus cereus KG.05+Bacillus megaterium VL.01), (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus sp. - Kết quả cho thấy cả 4 cặp vi khuẩn đều cho hiệu suất đông tụ cao ở nồng độ 30 mM K + trong muối KCl và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% so với 6 nồng độ còn lại. - Kết quả thí nghiệm này cho thấy nồng độ muối KCl từ 20 đến 30 mM là vi khuẩn đông tụ hoạt động có hiệu quả (Hiệu suất từ 50. - khi nồng độ K + cao thì ức chế hoàn toàn quá trình đông tụ của vi khuẩn (hiệu suất đông tụ còn 3% ở nồng độ 100 mM). - Khi so sánh hiệu suất đông tụ giữa các cặp chủng vi khuẩn thực hiện thí nghiệm cho thấy cặp vi khuẩn KG.05 + VL.01 có hiệu suất đông tụ cao nhất là 70% tiếp đến là cặp VL.01 + VL.05 (69. - Từ kết quả kiểm tra hóa lý 4 cặp vi khuẩn đông tụ (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus megaterium VL.01), (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus sp.. - cho thấy các cation trong môi trường cũng là nhân tố tác động có ảnh hưởng lớn đến cơ chế đông tụ của vi khuẩn.. - Khi nồng độ các cation này thích hợp thì vi khuẩn đông tụ phát huy cơ chế đông tụ để tạo sự đông tụ có hiệu suất cao nhất. - Từ các kết quả trên có thể nhận định, hiệu suất đông tụ của các cặp vi khuẩn có chịu sự ảnh hưởng của các loại cation với các nồng độ khác nhau trong môi trường. - ở nồng độ 20 mM là điều kiện tối ưu cho sự đông tụ của các cặp vi. - Nguyên nhân sự khác biệt có ý nghĩa giữa các giá trị hiệu suất đông tụ ở các nồng độ khác nhau có thể là do sự thay đổi nồng độ hay. - điện tích cation trong môi trường sẽ làm thay đổi cấu trúc bề mặt tế bào của các chủng vi khuẩn, dẫn đến hiệu suất đông tụ bị ảnh hưởng. - protein lectin và các thành phần này chịu sự tác động của điện tích trong môi trường nên nồng độ cation cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất đông tụ của cặp vi khuẩn. - Nồng độ cation của từng loại muối khảo sát ban đầu thấp so với nhu cầu của các chủng vi khuẩn nên hiệu suất đông tụ của các cặp vi khuẩn chưa đạt cao nhất. - Khi khảo sát đến nồng độ thích hợp cho hoạt động của chúng, hiệu suất đông tụ đạt tối ưu. - (2010), đã khảo sát các yếu tố hóa, lý ảnh hưởng đến sự đông tụ của 2 chủng vi khuẩn Sphingomonas natatoria 2.1gfp và Micrococcus. - Hơn nữa protein dạng lectin cũng sẽ ảnh hưởng bởi nồng độ cation xung quanh nó, điều này làm thay đổi hiệu suất đông tụ. - Hình 4: Hiệu suất đông tụ 4 cặp chủng vi khuẩn qua 7 nồng độ K + trong muối KCl 3.2.5 Cặp cation tối ưu cho hiệu suất đông tụ. - Thực tế trong môi trường nước thải tồn tại rất nhiều loại cation hóa trị I, II (Lương Đức Phẩm (2009), vì thế chúng sẽ cùng tác động đến hiệu suất đông tụ của các cặp vi khuẩn. - khuẩn hoạt động cho hiệu suất đông tụ cao nhất.. - Kết quả nghiên cứu ở Bảng 2 thể hiện vi khuẩn hoạt động tối ưu khi môi trường có hai loại muối MgCl 2 + KCl đạt hiệu suất đông tụ từ 82 – 94% và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% so với 3 cặp muối còn lại.. - Bảng 2: Hiệu suất đông tụ của vi khuẩn trong môi trường có phối hợp cặp cation hóa trị I (Na. - Từ Bảng 2 cho thấy cặp vi khuẩn KG.05 + VL.01 có hiệu suất đông tụ cao nhất khi thực nghiệm với 4 hỗn hợp muối (CaCl 2 + NaCl);. - và KCl có hiệu suất đông tụ cao nhất (94. - các cặp vi khuẩn KG.05 + VL.05. - KG.05 + ST.02, VL.01 + VL.05 cũng có hiệu suất đông tụ rất cao từ 74 đến 88% khi hoạt động trong môi trường hỗn hợp muối (MgCl 2 + KCl) và cao hơn ở 3 hỗn hợp muối còn lại. - với K + có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất đông tụ của các cặp chủng vi khuẩn đông tụ được phân lập ở Đồng bằng sông Cửu Long.. - nhau, qua đó làm tăng hiệu suất đông tụ của các cặp vi khuẩn. - Tùy vào đặc tính của từng chủng vi khuẩn và sự kết đôi giữa các tế bào với nhau, cặp muối cation hóa trị I và II sẽ có nồng độ thích hợp để hiệu suất đông tụ đạt tối ưu. - Từ kết quả thí nghiệm có thể nhận định, cặp vi khuẩn KG.05 + VL.01 có hiệu suất đông tụ cao nhất trong môi trường có cặp cation Mg 2+ và K + tương ứng với cặp muối 20 mM MgCl 2 + 30 mM KCl.. - K + và chỉ số pH trong môi trường đến hiệu suất đông tụ của vi khuẩn.. - Kết quả thí nghiệm trên cho thấy, hiệu suất đông tụ của cặp vi khuẩn Bacillus cereus KG.05 + Bacillus megaterium VL.01 luôn cao nhất so với ba cặp vi khuẩn còn lại. - Chúng tôi chọn cặp vi khuẩn KG.05+VL.01 để kiểm tra tính tương quan các yếu tố pH = 6, 7, 8 và cation K + ở nồng độ mM, cation Mg 2+ ở nồng độ mM để xác định được nồng độ cation và chỉ số pH trong môi trường phù hợp cho vi khuẩn đông tụ hoạt động tối ưu nhất để có hiệu suất cao. - Kết quả cho thấy hiệu suất đông tụ cao nhất (>70%) tập trung quanh giá trị pH=7, cation K + ở nồng độ 20 mM, Mg 2+ ở nồng độ 30 mM (Hình 5).. - Mg 2+ trong môi trường hoạt động tối ưu của vi khuẩn đông tụ. - Vậy hiệu suất đông tụ của cặp chủng vi khuẩn Bacillus cereus KG.05+Bacillus megaterium VL.01 không chỉ do tính kỵ nước cao của bề mặt tế bào mà còn chịu sự chi phối của yếu tố pH và các cation trong môi trường đặc biệt là cation Mg 2+ và K + ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất đông tụ trong quá trình xử lý nước thải. - Từ kết quả này cặp chủng vi khuẩn đông tụ Bacillus cereus KG.05+ Bacillus megaterium VL.01 được xem là đại diện cho cộng đồng các vi khuẩn tạo sự đông tụ trong nước thải chăn nuôi heo sau biogas ở Đồng bằng sông Cửu Long.. - Hiệu suất đông tụ của vi khuẩn trong công nghệ sinh học xử lý nước thải chịu tác động bởi nhiều yếu tố trong môi trường, đặc biệt là yếu tố pH và các cation. - Bằng phương pháp kiểm tra hóa lý 4 cặp chủng vi khuẩn đông tụ (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus megaterium VL.01), (Bacillus cereus KG.05 + Bacillus sp. - VL.05) đã xác định được môi trường pH = 7 cùng với sự hiện diện của 20 mM cation Mg 2+ và 30 mM cation K + thì vi khuẩn đông tụ hoạt động tối ưu nhất, cho hiệu suất đông tụ >70%. - Với kết quả nghiên cứu này, việc kiểm soát hiệu suất đông tụ của vi khuẩn thông qua các yếu tố môi trường hứa hẹn có những đóng góp thiết thực trong việc cải thiện hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.. - Vi khuẩn đông tụ (aggregation) trong nước thải trại chăn nuôi heo ở Đồng bằng sông Cửu Long