Khảo sát điều kiện tối ưu và khả năng xử lý rác thải hữu cơ bằng vi khuẩn ưa nhiệt Bacillus

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp công nghệ sinh học khảo xác điều kiện thích hợp và khả năng xử lý rác thải hữu cơ bằng, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyen Tan Huy
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hữu Trí
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Kiện Tối Ưu Xử Lý Rác Thải Hữu Cơ Bằng Vi Khuẩn Ưa Nhiệt Bacillus
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2019-2023
• Địa điểm: Thủ Đức

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• XÁC NHẬN VÀ CAM ĐOAN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU ĐỀ TÀI VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Nội dung thực hiện
• 1.3. Tổng quan tài liệu
• 1.3.1. Tổng quan vi khuẩn ưa nhiệt
• 1.3.2. Giới thiệu về chi Bacillus
• 1.3.3. Nguồn gốc các chủng Bacillus trong nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp xác định điều kiện nhiệt độ tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiệt
• 2.2.2. Phương pháp xác định điều kiện pH tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiệt
• 2.2.3. Phương pháp tạo chế phẩm lỏng
• 2.2.4. Thử nghiệm xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt bằng chế phẩm VSV lỏng
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Xác định điều kiện nhiệt độ và pH tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiệt
• 3.1.1. Xác định nhiệt độ tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiệt
• 3.1.2. Xác định pH tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiệt
• 3.2. Thử nghiệm tạo chế phẩm VSV lỏng
• 3.3. Thử nghiệm xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt bằng chế phẩm VSV lỏng
• 3.4. Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ phân
• 3.5. Sự thay đổi độ ẩm trong quá trình ủ phân
• 3.6. Sự thay đổi pH trong quá trình ủ phân
• 3.7. Sự thay đổi khối lượng, độ hao nguyên liệu trong quá trình ủ phân
• 3.8. Đánh giá chất lượng sản phẩm sau ủ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu xử lý rác thải hữu cơ bằng vi khuẩn Bacillus

Nghiên cứu về xử lý rác thải hữu cơ bằng vi khuẩn ưa nhiệt Bacillus đang trở thành một trong những giải pháp hiệu quả cho vấn đề ô nhiễm môi trường. Rác thải hữu cơ chiếm tỷ lệ lớn trong tổng lượng rác thải sinh hoạt, và việc xử lý chúng một cách hiệu quả là rất cần thiết. Vi khuẩn Bacillus có khả năng phân giải chất hữu cơ, giúp chuyển hóa rác thải thành phân bón hữu ích. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc xác định điều kiện tối ưu cho sự phát triển của các chủng vi khuẩn Bacillus trong quá trình xử lý rác thải hữu cơ.

1.1. Nguồn gốc và đặc điểm của vi khuẩn Bacillus

Vi khuẩn Bacillus là một nhóm vi khuẩn Gram dương, có khả năng hình thành bào tử và phát triển trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau. Chúng có mặt rộng rãi trong đất và có khả năng phân giải các chất hữu cơ, giúp cải thiện chất lượng đất và tăng cường sự phát triển của cây trồng.

1.2. Tầm quan trọng của việc xử lý rác thải hữu cơ

Việc xử lý rác thải hữu cơ không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn phân bón tự nhiên, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Hơn nữa, việc tái chế rác thải hữu cơ còn giúp tiết kiệm tài nguyên và giảm chi phí xử lý rác thải.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý rác thải hữu cơ hiện nay

Mặc dù có nhiều phương pháp xử lý rác thải hữu cơ, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc áp dụng chúng. Tại Việt Nam, chỉ khoảng 10-15% rác thải hữu cơ được tái chế, phần còn lại chủ yếu được chôn lấp. Điều này không chỉ gây lãng phí tài nguyên mà còn tạo ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Việc lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp là một thách thức lớn.

2.1. Khó khăn trong việc chọn lựa công nghệ xử lý

Nhiều công nghệ xử lý rác thải như đốt rác, ủ phân, hay chôn lấp đều gặp khó khăn do độ ẩm cao của rác thải sinh hoạt. Điều này làm giảm hiệu quả của các phương pháp xử lý truyền thống.

2.2. Tác động của rác thải hữu cơ đến môi trường

Rác thải hữu cơ nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm không khí, nước và đất. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho cộng đồng và làm suy giảm chất lượng cuộc sống.

III. Phương pháp nghiên cứu điều kiện tối ưu cho vi khuẩn Bacillus

Nghiên cứu này sẽ áp dụng các phương pháp khoa học để xác định điều kiện tối ưu cho sự phát triển của các chủng vi khuẩn Bacillus. Các yếu tố như nhiệt độ, pH và thời gian nuôi cấy sẽ được khảo sát để tìm ra điều kiện tốt nhất cho việc xử lý rác thải hữu cơ.

3.1. Xác định nhiệt độ tối ưu cho vi khuẩn Bacillus

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn. Nghiên cứu sẽ khảo sát các mức nhiệt độ khác nhau từ 40°C đến 55°C để xác định mức nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của các chủng Bacillus.

3.2. Xác định pH tối ưu cho vi khuẩn Bacillus

pH cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình nuôi cấy vi khuẩn. Nghiên cứu sẽ thử nghiệm các giá trị pH từ 6 đến 9 để tìm ra mức pH tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn Bacillus.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vi khuẩn Bacillus có khả năng phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 50°C và pH 8. Các chế phẩm vi sinh từ vi khuẩn này đã được thử nghiệm trong việc xử lý rác thải hữu cơ và cho thấy hiệu quả cao trong việc chuyển hóa rác thải thành phân bón.

4.1. Hiệu quả xử lý rác thải hữu cơ bằng vi khuẩn Bacillus

Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng chế phẩm vi sinh từ vi khuẩn Bacillus giúp giảm thiểu khối lượng rác thải hữu cơ và cải thiện chất lượng phân bón. Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sau ủ đều đạt yêu cầu.

4.2. Ứng dụng chế phẩm vi sinh trong nông nghiệp

Chế phẩm vi sinh từ vi khuẩn Bacillus có thể được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp, giúp cải thiện chất lượng đất và tăng năng suất cây trồng. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về xử lý rác thải hữu cơ bằng vi khuẩn Bacillus đã mở ra nhiều triển vọng mới trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Việc áp dụng các chế phẩm vi sinh này không chỉ giúp xử lý rác thải hiệu quả mà còn tạo ra nguồn phân bón hữu ích cho nông nghiệp.

5.1. Tương lai của công nghệ xử lý rác thải hữu cơ

Công nghệ xử lý rác thải hữu cơ bằng vi khuẩn Bacillus có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Nghiên cứu sẽ tiếp tục được mở rộng để tìm ra các chủng vi khuẩn mới và cải thiện quy trình xử lý.

5.2. Đóng góp của nghiên cứu cho cộng đồng

Nghiên cứu này không chỉ đóng góp cho lĩnh vực khoa học mà còn mang lại lợi ích thiết thực cho cộng đồng trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.oeo cso cescsscsscssessesseeseesessesscsecsecsssssesessessessesstestssessessesaesaeseeees | er 1 1. Mục tiêu đề tai ooo cccccccecccsscsessessesssesscsececssesrssesesseseesissssseseesesanseesesseseesneeeseeeees 1 1. NGi dung thyre 161 oo. TONG QUAN TÀI LIBU .- 2-5252 SE2SE2E2EE£EE2EEEEEEEEEEEeEErrrrrrrxee 2 2:1.) Tongsquan’ vi khuẩn wa rlltiel a csseceinnsvonnsanencnva msncmnanensnaenatnasnanewnummaroan 2 D1, Giới thiện về Chi Baer is acces cesses cise centres aa cimeananes la tntir areas in 2 2.

Nguồn gốc các chủng Bacillus trong nghiên CUU. Xử ly rác thải hữu cơ bằng các chủng vi sinh vật.------25-25222S22v222E2EErErkrrrrrrrrrrrrrrree 6 ST, Erff án Tri HT dueaesueanrgniaeiekeoiadtrrgtttgtiitooiiStttgSioifigiuitgyrgoktospgfingiGipbtsbfoaussed 6 2. Xử lý rác thải hữu cơ bằng các chủng Vi sinh vật .-- 2-22-2225 22+2EE2CE2EESExerxrrrxrerrree 6 5/015. Ý H8 lfBffE đệ GIN haaasborasttotgttanHitbistÐERSGDROEGUDHSDBEERii0GaiSuESENESDRuiltiushoilStoiiagie § 2.

Tai Vidt Nam nh. VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHẬT srccsssescecncsserernenisensenaemcemenneecrcnmonrmenemes 3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu.23 Vat lig-va phiron® DHấP TIEHIỂH/EỨU ti becoisg16oáci<i6s8030004058126014-86GE003900053188464. Phương pháp nghiên CUU.

Phương pháp xác định điều kiện nhiệt độ tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiệt. Phương pháp xác định điều kiện pH tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiệt. Phương pháp tạo chế phẩm lỏng. Thử nghiệm xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt bằng chế phâm VSV lỏng.

KET QUA VÀ THẢO LUẬN. Xác định điều kiện nhiệt độ va pH tối ưu cho các vi khuẩn wa nhiệt. Xác định nhiệt độ tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiét 0. Xác định pH tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiệt .-- 2-2 52255225222+22E2£EvEEE2EE2Exezxrxerxecree 19 4.

Thử nghiệm tạo chế phẩm VSV lỏng. Thử nghiệm xử lý rác thái hữu cơ sinh hoạt bằng chế phẩm VSV lỏng. Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ phân.-- 2-22 ©5+222222+2EE22EE2EEEEEEEEerkrrrrrrrrrrer 23 4. Sự thay đổi 4m độ trong quá trình ủ phân.-- 2222 2 2+2ESE22EE2EE+EEEEEeEEzEEzEEzrxerxrrrrrree 24 4.

Sự thay đổi pH trong quá trình ủ phân. Sự thay đổi khối lượng, độ cao nguyên liệu trong quá trình ủ phân. Đánh giá chất lượng sản phẩm sau ủ. KET LUẬN VA ĐỀ NGHỊ.

32 ST 2Ä TE Ï-aszoyostrxetttoiEfotBftGriogtAo2f-TO/4ES80r0tricfoifrcto33iTTrrrtiR90S23:00NHNndic23t4S-JNRERGSESNDEogiTIR3-g015n12018300n1S 32 TÀI LIEU THAM KHẢO.--2-22222+22EEE2EEE2EEE2E2E2221127112711271121127112112011101. 33 IJTấi liệu tiếng Wi ets crs ee seresare cea eermearn ore were ER nears 33 2. Tai liu tiéng Ame. 33 vi DANH SACH CAC CHU VIET TAT TCA : Tryptic Soya Agar TSB : Tryptic Soya Broth VSV : Vi sinh vat : Dam tong số Noh : Đạm hữu hiệu PzOsin : Lân hữu hiệu K;zOin : Kali hữu hiệu Cd : Cadimi As : Asen Hg : Thủy ngân Pb : Chì C/N : Hàm lượng cacbon chia cho hàm lượng đạm tong số vii DANH SÁCH CÁC BANG Bảng 2.

Mẫu khuẩn và hoạt tinh enzyme có đường kính phân giải. Tốc độ sinh trưởng của các vi khuẩn (đ'”) và độ lệch chuẩn ở các điều kiện t1 ra ti Ôi it 691000100300 000G130904G010)9010000088G000 6 36A 18 Bang 4. Tốc độ sinh trưởng của các vi khuẩn (d"') và độ lệch chuẩn ở các điều kiện CO, Pu nrneheceobeetkieorisvetsreietioitonstdtriirlteovitoirersElvisrcxgtSiotxcistresott, 21 Bang 4. Mật độ tế bao ở các mẫu khảo sát tạo chế phẩm VSV lỏng.

Số liệu đo nhiệt độ, độ âm và pH trong 22 ngày ủ phân. Kết quả khối lượng, độ cao nguyên liệu trước và sau khi ủ phân. Kết quả chất lượng sản phẩm sau ủ.---2--22©2222222222z+2z2z+zczcez 29 viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 3. Sơ đồ phương pháp xác định nhiệt độ tối ưu.

So đồ phương pháp xác định pH tối ưu. Sơ đồ phương pháp tạo chế phâm lỏng. Sơ đồ phương pháp thử ngiệm khả năng phân giải chất hữu cơ. Đường cong tăng trưởng của các chủng vi khuẩn Bacillus ở 40°C.

Đường cong tăng trưởng của các chủng vi khuẩn Bacillus 6 45°C. Đường cong tăng trưởng của các chủng vi khuẩn Bacillus ở 50°C. Đường cong tăng trưởng của các chủng vi khuẩn Bacillus ở 55°C. Tốc độ sinh trưởng của các vi khuẩn ở các khoảng nhiệt.

Đường cong tăng trưởng của các chủng vi khuẩn Bacillus ở pH 6. Đường cong tăng trưởng của các chủng vi khuẩn Bacillus ở pH 7. Đường cong tăng trưởng của các chủng vi khuẩn Bacillus ở pH 8. Đường cong tăng trưởng của các chủng vi khuẩn Bacillus ở pH 9.

Tốc độ sinh trưởng của các vi khuân ở các khoảng pH. Chế phẩm VSV lỏng.-- 2-22 ©2222222222E22EE22EE2EE22E222222222EEeEEcrrrer 22 PM Ne DS tấu Thi TH GG: ong ghe Ho cen ca ta ada asa 23 Hinh 4. Do nhiệt độ rac ủ trong thting. eee eee eee eee eceeeseeeceseeseeeeeeeeeeseees 23 Hình 4.

Sự thay đôi của độ âm trong quá trình U phân. Sự biến thiên của pH trong quá trình ủ phân.Đặt van đề Van đề xử lý rác thải hữu cơ hiện nay đang là van đề nhức nhối và cấp thiết của xã hội. Nó gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, cuộc sống người dân và là nguy cơ tiềm tàng của dịch bệnh. Hiện nay tại Việt Nam chỉ có khoảng 10 - 15% rác thải hữu cơ được tái chế và xử lý.

Phần còn lại đa phần chỉ được chôn lấp. Tuy có nhiều mô hình xử lý rác như đốt rác phát điện, xử lý chất thải rắn sinh hoạt thành phân vi sinh, chôn lấp, điện khí hóa và đốt rác thông thường nhưng lại gặp nhiều khó khăn khi chọn lựa công nghệ xử lý rác phù hợp. Vì đa phan rác thải sinh hoạt ở Việt Nam có độ ẩm khá cao khoảng 55 - 70%, gap rất nhiều khó khăn trong việc xử lý bằng mô hình đốt rác nên rác thải sau khi được thu gom sẽ được chôn lấp. Mà việc ủ phân rác thải hữu cơ bằng các vi sinh vật sẽ không bị ảnh hưởng bởi rác có độ âm cao, đồng thời còn góp phan tận dụng các nguôn lợi ích từ rác thải hữu cơ, bên cạnh giúp bảo vệ môi trường và tránh các tình trạng phát sinh do quá trình chôn lắp rác thải.

Các vi khuan ưa nhiệt đã được tuyển chọn từ suối nước nóng có hoạt tính enzyme ngoại bào mạnh cùng với khả năng ưa nhiệt. Nên việc ứng dụng xử lý rác hữu cơ bằng các vi khuẩn ưa nhiệt có hoạt tính enzyme ngoại bào có thê sẽ là một giải pháp nhằm xử lý vấn đề rác thải hữu cơ. Nghiên cứu này thực hiện nhằm xác định điều kiện môi trường tối ưu cho các vi khuẩn ưa nhiệt được chọn từ đó tạo chế phẩm phù hợp nhằm chuyển hóa rác thải hữu cơ sinh hoạt phân bón. Các số liệu nghiên cứu trong đề tài sẽ đóng góp cho những nghiên cứu tiếp theo sau này.

Mục tiêu đề tài Tạo chế phẩm vi sinh xử lý rác thải hữu cơ. Sản phẩm sau xử lý đạt điều kiện làm nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ. Nội dung thực hiện Nội dung 1: Xác định điều kiện nhiệt độ và pH tối ưu cho sự phát triển các vi khuẩn ưa nhiệt. Nội dung 2: Thử nghiệm tạo chế phẩm VSV lỏng.

Nội dung 3: Thử nghiệm xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt bằng chế phẩm VSV lỏng. TONG QUAN TAI LIEU 2. Téng quan vi khuẩn ưa nhiệt 2. Giới thiệu về chi Bacillus Theo Miljakovié, D.

va ctv năm 2020, “Chi Bacillus được thành lập vào năm 1872 bởi Cohn và bao gồm hơn 200 loài và phân loài được mô tả thuộc ngành Firmicutes. Dựa trên các đặc điểm hình thái, vi khuẩn thuộc chi này được mô tả là vi khuẩn hình que, Gram dương, hiểu khí hoặc ky khí tùy nghỉ và có catalase dương tính. Do khả năng sinh lý rộng rãi và khả năng hình thành nội bào tử, Bacillus spp. Có khả năng chống lại các điều kiện môi trường bắt lợi và có mặt khắp nơi trong nhiều môi trường sống, bao gồm cả đất.

đại diện cho vi khuẩn đất và vi khuẩn vùng rễ chiếm ưu thé, chúng chiếm tới 95% quần thể vi khuẩn Gram dương. Hơn nữa, chúng là một trong những vi khuẩn nội sinh phổ biến nhất. Bacillus là một nhóm lớn và đa dang của vi khuẩn không gây bệnh và gây bệnh. Hầu hết các loài Bacillus, cũng như các sản phẩm của chúng, được coi là an toàn cho mục đích sử dụng trong môi trường.

Những vi khuẩn này được ưu tiên thương mại hóa vì khả năng tiết ra một số chất chuyển hóa có hoạt tính sinh học, tạo ra nội bảo tử cực kỳ bền vững và phát triển nhanh chóng trong các môi trường khác nhau. Do đó, chúng duy trì khả năng tồn tại và có thé dé dang được xây dựng và lưu trữ. Quan thé Bacillus spp. có thê tồn tại trong đất và vùng rễ thực vật mà không có bắt kỳ tác động lâu dài nào đối với các quần thé vi khuẩn khác.

Bacillus thuong mai cac ché pham dựa trên được phát triển và phân phối trên toàn thé giới nhóm vi khuẩn có lợi Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus pumilus, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus velezensis, Bacillus thuringiensis. nhóm vi khuẩn có hai như Bacillus cereus, Bacillus anthracis .g4y ngộ độc thực phẩm hoặc bệnh than. Đại diện của chi Bacillus là các vi sinh vật đa chức năng với nhiều ứng dụng trong cả quá trình lên men truyền thống và công nghệ sinh học hiện đại. có một số đặc tính có lợi.

Chúng đóng vai trò là môi trường nuôi cấy ban đầu cho các loại thực pham lên men truyền thống khác nhau và là nhà sản xuất enzyme, kháng sinh và peptit hoạt tính sinh học quan trọng trong công nghệ sinh học. Chúng cũng được sử dụng làm men vi sinh cho người, trong thuốc thú y và làm phụ gia thức ăn cho động vật có tầm quan trọng cho ngành nông nghiệp (Todorov và ctv, 2022). Nguồn gốc các chủng Bacillus trong nghiên cứu Vi khuẩn ưa nhiệt phô biến trong môi trường sống của đất và núi lửa và có thành phan loài hạn chế. Các vi khuẩn ưa nhiệt chỉ giới hạn ở vi khuân và cô khuẩn (Cowan, 1992).

Vi khuẩn chịu thường là các vi khuân có khả năng sinh bào tử, có hình que. Vi khuẩn ưa nhiệt có khả năng phát triển ở nhiệt độ cao, thường cao hơn 45°C. Vi khuẩn ưa nhiệt được chọn thực hiện nghiên cứu trong dé tài là các vi khuẩn được phân lập tại ba địa điểm suối nước Bình Châu (Bà Rịa — Vũng Tàu), suối nước nóng Trường Xuân (Khánh Hòa), suối nước nóng Bang (Quảng Bình) và một địa điểm ủ phân compost tại Trường đại học Nông Lâm thành phó Hồ Chí Minh. Sàng lọc, định tính hoạt tính enzyme ngoại bảo có khả phân giải protease, amylase, cellulose và lipase.

Xác định được 5 chủng chi Bacillus enzyme ngoại bảo mạnh và định danh tới loài Bacillus licheniformis (NS5, NW6), Bacillus amyloliquefaciens (NS3), Bacillus subtilis (NW8, CP23) (Toản, 2022). Bacillus licheniformis là vi khuân gram dương, hình thành bao tử, ky khí tùy ý, hình que và đơn lẻ, có nhiều hình thái khuẩn lạc khác nhau. Kích thước của vi khuẩn từ 1,5 - 3,5 im x 0,8 im. Có kha năng sinh nội bào tử cho phép nó sống trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt Bacillus licheniformis có hoạt tính protease, amylase, cellulose (Toàn, 2022).

Bacillus licheniformis được tìm thấy trong nhiều môi trường khác nhau, nhưng đặc biệt là trong dat và trong lông chim.