Đánh giá hiệu quả xử lý rác thải hữu cơ của vi khuẩn tồn trữ trong các chất mang

- ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ RÁC THẢI HỮU CƠ CỦA VI KHUẨN TỒN TRỮ TRONG CÁC CHẤT MANG.
- Chất mang, hoạt tính enzyme, rác thải sinh hoạt hữu cơ, vi khuẩn phân hủy rác thải.
- Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá khả năng duy trì mật số và hoạt tính của ba dòng vi khuẩn (VK) chức năng được tồn trữ trong bốn loại chất mang và hiệu quả xử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ sau thời gian tồn trữ.
- Mật số và hoạt tính của các dòng VK được khảo sát thời gian tồn trữ.
- Chế phẩm thử nghiệm gồm các VK tồn trữ hiệu quả trong các chất mang được sử dụng để đánh giá hiệu quả phân hủy rác thải hữu cơ.
- Sau 6 tháng tồn trữ, chất mang xơ dừa giúp duy trì mật số tốt nhất cho dòng pTVC3, cAT1 và chất mang cám gạo thích hợp với dòng aCR1 với mật số VK trên 7 log CFU/g chất mang..
- Nghiệm thức chế phẩm thử nghiệm cho hiệu quả phân hủy rác thải sinh hoạt hữu cơ đạt 80% ở 3 ngày sau ủ.
- Sản phẩm từ rác thải sau khi phân hủy đạt tiêu chuẩn Việt Nam về mùi, độ an toàn và chất lượng của phân hữu cơ..
- Với nguồn rác thải hữu cơ dồi dào và ổn định, việc xử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ bằng công nghệ vi sinh vật có sự tham gia của các nhóm vi sinh vật chức năng như nhóm vi sinh vật phân hủy cellulose, phân hủy tinh bột và phân hủy protein để sản xuất phân hữu cơ là rất thuận lợi và hiệu quả (Hà Thanh Toàn và ctv., 2008)..
- Các phụ phế phẩm này có thể được tận dụng để làm nguồn chất mang cho các dòng vi khuẩn (VK) có lợi giúp phân hủy rác thải hữu cơ vừa rẻ tiền vừa góp phần giảm ô nhiễm môi trường, nâng cao giá trị của các phụ phế phẩm nông nghiệp.
- Do đó, nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu đánh giá khả năng duy trì mật số và hoạt tính của ba dòng VK chức năng được tồn trữ trong các chất mang khác nhau và hiệu quả xử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ sau thời gian tồn trữ..
- VK: Ba dòng VK bao gồm 1 dòng phân giải protein p.TVC3, 1 dòng phân giải cellulose cAT1 và 1 dòng phân giải tinh bột aCR1 đã được phân lập, tuyển chọn từ các nguồn rác thải sinh hoạt hữu cơ tại thành phố Cần Thơ với hiệu suất phân hủy thịt vụn, cá vụn, rau cải thừa và tinh bột gạo của từng dòng VK đạt trên 75% sau 15 ngày xử lý (Nguyễn Hoàng Hậu, 2020).
- Chất mang: Bã mía được thu gom tại các xe bán nước mía tại thành phố Cần Thơ, xơ dừa được thu mua tại cửa hàng vật tư nông nghiệp tại thành phố Cần Thơ, trấu xay được thu mua tại nhà máy Duy Phát tại Đồng Tháp, cám gạo được thu mua tại cửa hàng gạo ở thành phố Cần Thơ..
- Khảo sát khả năng sống sót và duy trì hoạt tính của các dòng VK trên các công thức chất mang.
- Xử lý chất mang: Bã mía được rửa lại với nước đến khi độ Brix dưới 1 0 sau đó phơi khô và xay nhuyễn.
- tiếp theo, cân 100 g mỗi loại chất mang cho riêng vào các túi nylon và khử trùng bằng nồi khử trùng nhiệt ướt 2 lần ở nhiệt độ 121 o C, mỗi lần cách nhau 24 giờ.
- Giá trị pH của 4 loại chất mang sau khi xử lý ở mức 6 - 6,5.
- Chủng VK vào chất mang: Hút 20 mL huyền phù VK cho vào các túi chất mang (100 g/túi) đã được khử trùng, phối trộn để tế bào VK phân bố đều trong chất mang.
- Mật số VK trong chất mang là 9,7 log CFU/g.
- Các chất mang sau khi chủng VK đạt ẩm độ 30-35%, được bảo quản ở điều kiện tối và nhiệt độ phòng trong thời gian 6 tháng.
- Thí nghiệm được bố trí thành 3 thí nghiệm đơn cho mỗi dòng VK trên 4 loại chất mang là cám gạo, xơ dừa xay, bã mía, trấu xay và được tóm tắt trong Bảng 1.
- Bảng 1: Tóm tắt các nghiệm thức được bố trí cho các thí nghiệm khảo sát khả năng tồn trữ các dòng VK trên các chất mang.
- Dòng VK.
- các nghiệm thức được thực hiện trên các chất mang phục vụ thí nghiệm Xác định mật số VK: Mật số VK trên nền chất.
- Xác định hoạt tính: Tại thời điểm 6 tháng sau khi tồn trữ, các chất mang chứa VK tồn trữ được trộn đều, sau đó cân 1 g chất mang để xác định mật số VK và xác định hoạt tính bằng phương pháp pha loãng và phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch (Võ Dương Lan Anh, 2020).
- Khảo sát hiệu quả phân hủy rác thải hữu cơ của VK trên nền chất mang.
- Chuẩn bị chế phẩm thử nghiệm: VK pTVC3 và cAT1 được tồn trữ trong chất mang xơ dừa và aCR1 được tồn trữ trong chất mang cám gạo giúp duy trì mật số và hoạt tính cho từng dòng VK chuyên biệt được phối trộn lại với nhau thành chế phẩm thử nghiệm chứa 3 dòng VK trên nền chất mang tương ứng với nhau theo tỉ lệ 1:1:1 (w/w) với mật số VK trong nền chất mang thử nghiệm đạt 8 log CFU/g chế phẩm..
- Thành phần của chế phẩm bao gồm nhóm VK phân giải cellulose, nhóm VK phân giải protein, nấm men và VK phân hủy tinh bột với mật số 10 6 CFU/mL cho từng nhóm vi sinh vật.
- Nghiệm thức 1 (đối chứng âm): Rác phân hủy tự nhiên.
- Nghiệm thức 3: Xử lý rác với hỗn hợp chất mang chứa 3 dòng VK (chế phẩm thử nghiệm)..
- Tại thời 10 NSU, mẫu rác phân hủy được thu để phân tích pH, chất hữu cơ.
- xác định mật số E..
- Đánh giá cảm quan: Dựa vào các chỉ tiêu mùi, màu sắc và trạng thái của vật liệu hữu cơ sau khi phân hủy với chỉ tiêu mùi được đánh giá cảm quan với các mức độ được trình bày ở Bảng 2..
- Mật số VK trong các chất mang được trình bày đã trừ mật số VK hiện diện trong các chất mang ở các nghiệm thức đối chứng tương đương.
- Đường kính vòng phân giải, tỉ lệ phân hủy rác thải hữu cơ được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel (phiên bản 2016).
- Khả năng sống sót và duy trì hoạt tính của các dòng VK trong chất mang 3.1.1.
- Mật số của VK phân hủy protein pTVC3 Kết quả xác định mật số VK pTVC3 trong 4 chất mang được trình bày ở Bảng 3, thời điểm ngay sau khi đóng gói (ngày 0), mật số VK pTVC3 ở các nghiệm thức với chất mang khác nhau khác biệt.
- không có ý nghĩa thống kê, mật số đạt khoảng 10 9 CFU/g chất mang..
- Mật số VK pTVC3 trong 4 loại chất mang giảm dần qua 6 tháng tồn trữ.
- Ở thời điểm 6 tháng, chất mang xơ dừa xay cho hiệu quả duy trì mật số cao nhất đạt 8,02 log CFU/g chất mang và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,01) so với các chất mang còn lại qua các giai đoạn khảo sát.
- Chất mang cám gạo và bã mía xay cho mật số trên 6 log CFU/g chất mang.
- Chất mang trấu xay cho mật số đạt dưới 6 log CFU/g chất mang ở tháng thứ 5 nên không xác định mật số ở tháng thứ 6 đối với chất mang này (Bảng 3)..
- Chất mang là nơi lưu trú, đồng thời cho phép sự trao đổi khí, có hàm lượng chất hữu cơ cao và có khả năng giữ nước tốt (Rebah et al., 2002).
- Xơ dừa đáp ứng được các yêu cầu trên do trong xơ dừa có hàm lượng chất hữu cơ đến 89%, ngoài ra còn có các nguyên tố khoáng như kali, canxi, magie (Asiah et al., 2004), tạo điều kiện thích hợp để duy trì mật số VK.
- Kết quả này cũng tương tự như kết quả của Nguyễn Khởi Nghĩa và Nguyễn Thị Kiều Oanh (2017) khi bổ sung mụn dừa có chức năng giúp chất nền thoáng khí và điều này giúp duy trì mật số VK cao hơn 8 log CFU/g chất mang..
- Bảng 3: Mật số của VK pTVC3 (log CFU/g chất mang) theo thời gian tồn trữ.
- Chất mang Mật số VK (log CFU/g chất mang) theo thời gian tồn trữ.
- Mật số VK được chuyển sang Log10 khi phân tích thống kê, KXĐ: không xác định..
- Mật số của VK phân hủy tinh bột aCR1 Kết quả xác định mật số VK aCR1 trong 4 loại chất mang được trình bày ở Bảng 4.
- Thời điểm ngay sau khi chủng (ngày 0), mật số VK aCR1 trong các nghiệm thức với các chất mang khác nhau khác biệt không có ý nghĩa thống kê và mật số đạt khoảng 9 log CFU/g chất mang.
- Mật số VK trong 4 loại chất mang này có xu hướng giảm dần từ tháng thứ hai đến tháng thứ 6 và chỉ có cám gạo cho mật số duy.
- trì đạt cao nhất trên 7 log CFU/g chất mang ở tháng thứ 6 và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,01) so với mật số VK trong các chất mang còn lại.
- Trong bốn loại chất mang, chất mang cám gạo có thành phần tinh bột đạt cao nhất chiếm khoảng 16 - 20%.
- Bảng 4: Mật số của VK aCR1 (log CFU/g chất mang) theo thời gian tồn trữ.
- Mật số của VK phân giải cellulose cAT1 Tại thời điểm ngay sau khi chủng (ngày 0), mật số VK cAT1 ở các nghiệm thức chất mang khác nhau thì khác biệt không có ý nghĩa thống kê (Bảng 5).
- Tại thời điểm 1 tháng sau khi chủng, chất mang xơ dừa xay có mật số đạt cao nhất với 8,72 log CFU/g chất mang và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,01) so với hai nghiệm thức chất mang còn lại..
- Từ tháng thứ 4 đến tháng thứ 6, mật số VK được tồn trữ trong 4 loại chất mang khác đều giảm dần, chỉ có chất mang xơ dừa xay giúp duy trì mật số VK đạt trên 7 log CFU/g chất mang, cao nhất và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức còn lại (p<0,01).
- Với các ưu điểm độ thoáng khí cao, pH ở mức trung tính, thành phần cellulose hiện diện trong mụn dừa dao động trong khoảng 20% thích hợp cho VK cAT1 duy trì mật số.
- VK có khả năng phân giải cellulose thường không sử dụng protein hay lipid làm nguồn năng lượng cho sự sinh trưởng, vì vậy mật số VK cAT1 đạt thấp nhất ở thời điểm 4 tháng trong chất mang cám gạo.
- Do mật số VK thấp hơn 6 log CFU/g chất mang ở tháng thứ 4 nên nghiệm thức chất mang cám gạo không xác định mật số trong chất mang ở tháng thứ 6.
- Chất mang bã mía xay và trấu xay cũng gồm các thành phần như cellulose, lignin, hemi - cellulose giúp duy trì mật số ở mức trên 6 log CFU/g sau 6 tháng.
- Molo et al., 2021) từ đó có thể là nguyên nhân dẫn đến mật số của VK đạt thấp hơn so với chất mang xơ dừa xay..
- Bảng 5: Mật số của VK cAT1 (log CFU/g chất mang) theo thời gian tồn trữ.
- Chất mang Mật số VK (log CFU/g chất mang).
- Khả năng duy trì hoạt tính của các dòng VK trên các công thức chất mang Kết quả đánh giá hoạt tính phân giải protein, tinh bột và cellulose lần lượt của 3 dòng VK pTVC3, aCR1 và cAT1 trong các loại chất mang cám gạo, xơ dừa xay, bã mía xay và trấu xay được trình bày trong Bảng 6.
- Nhìn chung, cả 3 dòng VK được tồn trữ trong các loại chất mang đều có đường kính vòng phân giải chênh lệch không đáng kể sau 6 tháng tồn trữ.
- Các kết quả trên cho thấy chất mang xơ dừa cho hiệu quả duy trì mật số và hoạt tính đối với 2 dòng VK phân giải protein pTVC3 và dòng VK phân giải cellulose cAT1.
- chất mang cám gạo thích hợp để duy trì mật số và hoạt tính cho dòng aCR1 đến 6 tháng..
- Khả năng phân hủy rác thải hữu cơ của VK tồn trữ trong chất mang.
- Khả năng phân hủy rác thải hữu cơ Kết quả đánh giá khả năng phân hủy rác thải hữu cơ từ các chế phẩm thử nghiệm cho thấy nghiệm thức rác phân hủy tự nhiên có tỉ lệ phân hủy đạt 55%.
- Trong nghiệm thức, chế phẩm EM và chế phẩm thử nghiệm cho tỉ lệ phân hủy rác thải hữu cơ trên 80% ở 3 NSU được sử dụng, trên 95% ở 10 NSU và khác biệt giữa 2 nghiệm thức này không có ý nghĩa thống kê.
- Điều này cũng phù hợp với nhận xét của Lê Phú Tuấn (2016) là sử dụng vi sinh vật giúp đẩy nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ, tăng hiệu quả xử lý.
- Do đó, ở nghiệm thức rác phân hủy tự nhiên, tốc độ phân hủy chậm hơn so với bổ sung chế phẩm vi sinh.
- Nhưng từ giai đoạn 5 NSU đến 10 NSU, hiệu quả phân hủy chỉ tăng thêm khoảng 15%..
- Kết quả khả năng phân hủy rác thải của ba nghiệm thức.
- Kết quả đánh giá cảm quan rác sau khi ủ Đánh giá cảm quan của rác thải hữu cơ sau khi phân hủy cũng được xem là chỉ tiêu giúp hỗ trợ đánh giá chất lượng của phân hữu cơ.
- Kết quả đánh giá cảm quan ở Bảng 7 và Hình 2 cho thấy ở NT1 (đối chứng), sản phẩm sau thời gian phân hủy có mùi hôi khó chịu, rác phân hủy ướt.
- quả phân hủy rác hữu cơ cao nhất.
- Tuy nhiên, rác sau khi phân hủy ẩm ướt, có màu vàng xanh và có mùi hôi.
- Nghiệm thức xử lý với chế phẩm thử nghiệm cho kết quả tốt nhất với rác sau khi phân hủy ở trạng thái hỗn hợp ẩm, tơi xốp, có màu đen nâu, không mùi hôi.
- Qua đó cho thấy kết quả phân hủy của rác thải hữu cơ của chế phẩm thử nghiệm tương tự như các kết quả đã được công bố trong cùng lĩnh vực..
- Bảng 7: Kết quả đánh giá cảm quan của rác thải hữu cơ sau 10 ngày ủ.
- NT1: Rác phân hủy tự nhiên Xanh.
- Mẫu rác thải phân hủy 10 ngày sau ủ.
- Ghi chú: (A) rác thải ủ với chế phẩm thử nghiệm – NT3, (B) rác thải ủ với chế phẩm EM – NT2, (C) rác thải phân hủy tự nhiên- NT1..
- Bảng 8: Kết quả mật số vi sinh vật gây hại và thành phần hóa học của rác thải sau 10 ngày ủ.
- Chỉ tiêu sinh học Mật số VK/1g mẫu tươi.
- NT1: Rác phân hủy tự nhiên KPH (2).
- Như vậy, khả năng phân hủy rác thải hữu cơ của chế phẩm thử nghiệm tương đương với chế phẩm EM thương mại, rác thải sau phân hủy đạt được các yêu cầu về chất lượng phân bón hữu cơ, mật số vi sinh vật có hại dưới ngưỡng cho phép theo TCVN..
- Kết quả định danh ba dòng VK cho thấy dòng VK có khả năng phân hủy protein pTVC3 thuộc loài Pseudomonas aeruginosa (NR113599.1) với độ tương đồng 100%.
- Dòng VK có khả năng phân hủy tinh bột cAT1 thuộc loài Serratia marcescens (NR114043.1) với độ tương đồng 99,1% và dòng VK có khả năng phân giải cellulose aCR1 thuộc chi Klebsiella sp.
- Xơ dừa xay là loại chất mang phù hợp nhất được tuyển chọn để duy trì mật số và hoạt tính của hai dòng VK pTVC3 và cAT1.
- chất mang cho dòng VK aCR1 với mật số đạt ngưỡng 7 – 8 log CFU/g chất mang và giúp duy trì hoạt tính enzyme sau 6 tháng tồn trữ.
- Kết quả đánh giá hiệu quả phân hủy rác thải hữu cơ cho thấy chế phẩm VK trên các nền chất mang được tuyển chọn cho hiệu quả phân hủy rác thải hữu cơ đạt 80% sau 3 ngày ủ và 95% ở 10 NSU.
- và mật số E.
- Như vậy, rác thải hữu cơ sau khi phân hủy với chế phẩm thử nghiệm đảm bảo độ an toàn khi bón cho cây..
- Tuyển chọn chất mang để tồn trữ vi khuẩn Bacillus aerophilus đối kháng với vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv.
- Phân lập các dòng vi khuẩn có khả năng tiết enzyme amylase, cellulase và proteases giúp phân hủy tinh bột, cellulose và protein trong rác thải sinh hoạt ở các chợ, quán ăn và hộ gia đình trên địa bàn thành phố Cần Thơ.
- Tuyển chọn chất mang và chất nền sản xuất chế phẩm vi sinh chứa ba dòng vi khuẩn chịu mặn kích thích sinh trưởng cây trồng Burkholderia cepacia BL1 – 10, Bacillus megaterium ST2-9 và Bacillus aquimaris KG6-3..
- Nghiên cứu chất mang giúp tồn trữ vi khuẩn phân giải rác thải hữu cơ tại các chợ trên địa bàn thành