Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt là thách thức môi trường cấp bách tại các đô thị Việt Nam. Theo Báo cáo hiện trạng môi trường năm 2021 được trích dẫn trong khóa luận, tổng khối lượng chất thải rắn đô thị phát sinh tại Thành phố Hồ Chí Minh dao động từ 9.000 đến 9.500 tấn/ngày, riêng chất thải rắn sinh hoạt chiếm khoảng 8.900 tấn/ngày với tốc độ gia tăng từ 5% đến 6%/năm. Thành phần hữu cơ trong rác thải rắn sinh hoạt chiếm tỷ lệ lớn, ước tính từ 54% đến 77%. Tuy nhiên, khoảng 69% lượng rác thải này hiện vẫn được xử lý bằng hình thức chôn lấp; tỷ lệ rác hữu cơ được tái chế và xử lý trên cả nước chỉ đạt khoảng 10% đến 15%. Rác sinh hoạt tại Việt Nam có đặc thù độ ẩm cao (55% - 70%), gây khó khăn lớn cho công nghệ thiêu đốt phát điện. Trong khi đó, việc chôn lấp làm phát sinh mùi hôi, rỉ rác, khí nhà kính và lan truyền mầm bệnh. Phương pháp ủ phân sinh học hiếu khí (composting) sử dụng các chủng vi sinh vật ưa nhiệt có hoạt tính enzyme ngoại bào cao là hướng tiếp cận phù hợp để tái chế rác thành phân bón hữu cơ mà không bị cản trở bởi độ ẩm ban đầu.

Khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Sinh học của tác giả Nguyễn Tấn Huy (Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, 03/2024) tập trung giải quyết vấn đề trên với các mục tiêu và nội dung nghiên cứu cụ thể:

Mục tiêu đề tài:

  1. Tạo chế phẩm vi sinh xử lý rác thải hữu cơ.
  2. Đảm bảo sản phẩm sau xử lý đạt điều kiện làm nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ.

Nhiệm vụ / Nội dung thực hiện:

  1. Nội dung 1: Xác định điều kiện nhiệt độ và pH tối ưu cho sự phát triển của các vi khuẩn ưa nhiệt.
  2. Nội dung 2: Thử nghiệm tạo chế phẩm vi sinh vật (VSV) dạng lỏng.
  3. Nội dung 3: Thử nghiệm xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt bằng chế phẩm vi sinh vật lỏng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: 5 chủng vi khuẩn ưa nhiệt thuộc chi Bacillus đã được sàng lọc và định danh ở nghiên cứu trước gồm Bacillus licheniformis (NS5, NW6), Bacillus amyloliquefaciens (NS3), Bacillus subtilis (NW8, CP23) sở hữu hoạt tính enzyme ngoại bào (protease, amylase, cellulase, lipase, chitinase). Cơ chất xử lý là rác thải hữu cơ sinh hoạt (thức ăn thừa, rau, củ, quả hỏng, bánh mì, cơm thừa...).
  • Phạm vi không gian: Thí nghiệm vi sinh và ủ rác thực hiện tại phòng Vi sinh (Bio 311), Khoa Khoa học Sinh học, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh (phường Linh Trung, TP. Thủ Đức). Nguồn rác hữu cơ thu gom tại các hộ gia đình ở đường số 9, phường Linh Chiểu, TP. Thủ Đức. Các chỉ tiêu lý hóa và vi sinh của phân sau ủ được kiểm nghiệm tại Trung tâm Phân tích và Dịch vụ Khoa học Công nghệ miền Nam thuộc Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài thực hiện từ tháng 03/2023 đến tháng 03/2024; thời gian theo dõi mô hình ủ thực nghiệm là 22 ngày.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và đối tượng vi sinh vật

Đề tài dựa trên cơ sở sinh học phân giải chất thải hữu cơ hiếu khí. Chi Bacillus (thuộc ngành Firmicutes) gồm các vi khuẩn Gram dương, hình que, hiếu khí hoặc kỵ khí tùy nghi, có khả năng sinh nội bào tử chịu đựng được điều kiện nhiệt độ và môi trường khắc nghiệt. Các chủng vi khuẩn ưa nhiệt trong nghiên cứu có nguồn gốc phân lập từ suối nước nóng Bình Châu (Bà Rịa – Vũng Tàu), Trường Xuân (Khánh Hòa), Bang (Quảng Bình) và đống ủ compost tại Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh. Các chủng này thể hiện hoạt tính enzyme phân giải mạnh:

  • Bacillus subtilis CP23: Hoạt tính protease mạnh với đường kính vòng phân giải $36,63 \pm 0,40\text{ mm}$.
  • Bacillus licheniformis NW6: Phân giải chitin với đường kính vòng $34,80 \pm 0,27\text{ mm}$, protease $31,23 \pm 1,19\text{ mm}$.
  • Bacillus licheniformis NS5: Phân giải protease $30,63 \pm 1,12\text{ mm}$, chitin $33,20 \pm 0,10\text{ mm}$, amylase $24,20 \pm 0,27\text{ mm}$.
  • Bacillus amyloliquefaciens NS3: Phân giải protease $33,27 \pm 0,31\text{ mm}$.
  • Bacillus subtilis NW8: Có hoạt tính lipase với đường kính phân giải $26,13 \pm 0,57\text{ mm}$ và protease $29,33 \pm 0,31\text{ mm}$.

Về mặt hóa sinh môi trường, quá trình ủ hiếu khí biến đổi carbon và nitơ hữu cơ, trong đó chỉ số C/N phản ánh mức độ hoai mục và phân hủy chất hữu cơ. Khi C/N dưới 12, phân bón đạt độ chín sinh học ổn định và không gây bất lợi cho vi sinh vật đất.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

  • Xác định nhiệt độ tối ưu: Nuôi cấy từng chủng trong 100 mL môi trường Tryptic Soya Broth (TSB, pH 7), lắc 180 vòng/phút ở các dải nhiệt độ 40°C, 45°C, 50°C, 55°C trong 48 giờ. Định kỳ mỗi 3 giờ đo mật độ quang (OD) ở bước sóng 540 nm bằng máy đo quang phổ với 3 lần lặp lại, dựng đường cong sinh trưởng và tính tốc độ tăng trưởng ($d^{-1}$).
  • Xác định pH tối ưu: Sau khi xác định được nhiệt độ tối ưu (50°C), tiến hành nuôi cấy các chủng trong môi trường TSB điều chỉnh các mức pH 6, 7, 8, 9, lắc 180 vòng/phút ở 50°C trong 48 giờ, đo OD540 nm mỗi 3 giờ để xác định giá trị pH thích hợp nhất.
  • Quy trình tạo chế phẩm vi sinh lỏng: Thực hiện nhân giống hai cấp trong môi trường TSB ở điều kiện 50°C, pH 8:
    • Cấp I: Dung tích 50 mL môi trường TSB, tỷ lệ tiếp giống 10%, nuôi lắc 180 vòng/phút trong 24 giờ.
    • Cấp II: Bổ sung 10% dịch nuôi cấp I vào 300 mL môi trường TSB, lắc 180 vòng/phút ở 50°C, pH 8 trong 16 giờ.
    • Kiểm tra mật độ tế bào bằng phương pháp đếm khuẩn lạc trên đĩa thạch Tryptic Soya Agar (TSA) ở các độ pha loãng $10^7$ và $10^8$ để đảm bảo mật độ thu sinh khối đạt trên $10^8\text{ CFU/mL}$.
  • Mô hình ủ rác hữu cơ sinh hoạt: Rác hữu cơ thu gom được băm nhỏ và phối trộn đều. Thí nghiệm bố trí trong các thùng xốp dung tích 20 lít, nén chặt khối ủ với khối lượng ban đầu 5 kg/thùng:
    • Công thức thí nghiệm: Phun đều chế phẩm vi sinh vật dạng lỏng với tỷ lệ 1% thể tích trên khối lượng ($v/w$) vào rác hữu cơ, lặp lại 3 lần.
    • Công thức đối chứng: Rác hữu cơ không bổ sung chế phẩm vi sinh vật.
    • Quá trình ủ diễn ra trong 22 ngày. Theo dõi hàng ngày các chỉ số nhiệt độ khối ủ (nhiệt kế), độ ẩm và pH (máy đo 4 trong 1), đồng thời ghi nhận sự sụt giảm khối lượng và chiều cao khối ủ.
  • Phương pháp phân tích chỉ tiêu chất lượng phân bón sau ủ: Sản phẩm sau 22 ngày được gửi phân tích theo các quy chuẩn và tiêu chuẩn quốc gia:
    • Kim loại nặng: Chì (TCVN 9290-2012), Asen (TCVN 11403-2016), Cadimi (TCVN 9291-2012), Thủy ngân (TCVN 10676:2015).
    • Thành phần dinh dưỡng: Carbon tổng số (TCVN 9294-2012), Nitơ tổng số (TCVN 8557-2010), Nitơ hữu hiệu (TCVN 9295-2012), Phospho hữu hiệu $P_2O_{5hh}$ (TCVN 8559-2010), Kali hữu hiệu $K_2O_{hh}$ (TCVN 8560-2018).
    • Chỉ tiêu vi sinh: Tổng vi sinh vật hiếu khí (TCVN 4884-1:2015) và phát hiện Salmonella spp.
    • So sánh đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng phân bón QCVN 01-189:2019/BNNPTNT và Thông tư 41/2009/BNNPTNT.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương 1 trình bày lý do chọn đề tài dựa trên thực trạng phát sinh chất thải rắn sinh hoạt đô thị tại Việt Nam, đặc biệt là khu vực TP. Hồ Chí Minh với khối lượng 8.900 tấn/ngày và tỷ lệ chôn lấp lên đến 69%. Tác giả nêu bật rào cản độ ẩm cao (55% - 70%) khiến công nghệ đốt rác kém hiệu quả và đặt ra yêu cầu tận dụng rác hữu cơ làm phân bón compost thông qua các chủng vi khuẩn ưa nhiệt từ suối nước nóng. Chương này xác định rõ 2 mục tiêu nghiên cứu và 3 nội dung thực hiện tương ứng từ khảo sát điều kiện sinh lý vi khuẩn đến tạo chế phẩm và thử nghiệm ủ rác thực tế.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về chi Bacillus và 3 loài sử dụng trong đề tài (B. licheniformis, B. amyloliquefaciens, B. subtilis), nêu bật các đặc tính chịu nhiệt (>45°C), khả năng tạo nội bào tử bền vững và tiết enzyme phân giải ngoại bào (protease, amylase, cellulase, lipase, chitinase). Chương phân tích bản chất sinh học của quá trình ủ compost (hiếu khí và kỵ khí), nhấn mạnh ưu điểm của phương pháp hiếu khí trong việc gia nhiệt nhanh (đạt 60°C - 70°C), rút ngắn chu kỳ phân hủy xuống 20 - 45 ngày và tiêu diệt mầm bệnh. Tác giả cũng giải thích chi tiết ý nghĩa tỷ lệ C/N đối với động thái khoáng hóa dinh dưỡng và cân bằng hệ vi sinh vật đất, đồng thời tổng hợp hiện trạng nghiên cứu, chính sách phát triển phân hữu cơ vi sinh tại Việt Nam và trên thế giới.

Chương 3: Vật liệu và phương pháp

Chương 3 mô tả chi tiết nguồn gốc 5 chủng vi khuẩn ưa nhiệt, các trang thiết bị phân tích, môi trường hóa chất (TSA, TSB, HCl, NaOH) và quy trình thực nghiệm. Tác giả xây dựng các sơ đồ phương pháp cụ thể cho từng bước: đo quang phổ OD540 nm để xác định nhiệt độ tối ưu (40°C - 55°C) và pH tối ưu (6 - 9); quy trình nhân giống hai cấp thu sinh khối vi khuẩn đạt mật độ $>10^8\text{ CFU/mL}$ sau 16 giờ; thiết kế thí nghiệm ủ 5 kg rác hữu cơ trong thùng xốp 20 lít với tỷ lệ chế phẩm 1% ($v/w$) trong 22 ngày; và quy trình kiểm tra các chỉ tiêu thành phẩm theo hệ thống tiêu chuẩn TCVN và QCVN 01-189:2019/BNNPTNT.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 cung cấp toàn bộ dữ liệu thực nghiệm thu được:

  • Xác định điều kiện sinh trưởng tối ưu: Qua đo OD540 nm và tính tốc độ sinh trưởng ($d^{-1}$), các chủng Bacillus đạt độ tăng trưởng cao nhất ở nhiệt độ 50°C (tốc độ sinh trưởng của B. licheniformis đạt 0,635 - 0,649 $d^{-1}$) và pH bằng 8.
  • Chế phẩm vi sinh vật lỏng: Sau 16 giờ nuôi tăng sinh ở 50°C, pH 8, mật độ vi khuẩn đơn lẻ đạt trung bình $3,9 \times 10^8\text{ CFU/mL}$; dịch chế phẩm phối trộn thực tế đạt mật độ $1,16 \times 10^8\text{ CFU/mL}$.
  • Động thái quá trình ủ rác 22 ngày:
    • Nhiệt độ khối ủ bổ sung chế phẩm dao động từ 29°C đến 39°C, cao hơn mẫu đối chứng từ 3°C đến 6°C trong khoảng thời gian từ ngày thứ 9 đến ngày thứ 21. Từ ngày 19 đến 22, nhiệt độ giảm dần về mức nhiệt độ môi trường (31°C - 32°C).
    • Độ ẩm khối ủ sau 22 ngày giảm chậm, mẫu có chế phẩm đạt 68,6% và đối chứng đạt 71,8%.
    • pH khối ủ có chế phẩm duy trì ổn định trong khoảng 7,00 - 7,37, thích hợp cho hoạt tính enzyme vi sinh vật.
    • Sụt giảm thể tích và khối lượng: Khối lượng mẫu có chế phẩm giảm 67,4% so với ban đầu (còn 1,63 kg), giảm nhiều hơn 3,4% so với mẫu đối chứng (1,8 kg). Chiều cao lớp rác giảm từ 7 cm xuống 3 cm (giảm nhiều hơn đối chứng 14,3%).
  • Đánh giá chất lượng phân bón: Mẫu ủ có bổ sung chế phẩm có tỷ lệ C/N đạt 10,6 (thấp hơn đối chứng là 14,5), không phát hiện kim loại nặng (Pb, As, Cd, Hg), mật độ vi sinh vật hiếu khí đạt $4,55 \times 10^8\text{ CFU/g}$. Tuy nhiên, hàm lượng đạm tổng số ($1,48%$), lân hữu hiệu ($0,701%$) và kali hữu hiệu ($1,3%$) chưa đạt ngưỡng quy chuẩn $\ge 2%$; mẫu có chế phẩm còn phát hiện vi khuẩn Salmonella.

Chương 5: Kết luận và đề nghị

Chương 5 tóm tắt các phát hiện cốt lõi về nhiệt độ (50°C) và pH (8) tối ưu, hiệu quả tạo chế phẩm lỏng mật độ $1,16 \times 10^8\text{ CFU/mL}$ và giá trị C/N đạt 10,6 sau 22 ngày ủ rác. Tác giả đề xuất các giải pháp kỹ thuật cần nghiên cứu tiếp: mở rộng quy mô khối ủ để gia tăng nhiệt độ tự sinh nhằm triệt tiêu mầm bệnh vi sinh (Salmonella), che chắn chống côn trùng, bổ sung vật liệu hút ẩm để đưa độ ẩm về dưới 35%, phối trộn thêm khoáng N-P-K bên ngoài để hoàn thiện chất lượng phân bón thương phẩm, và cần phân tích thành phần rác thải đầu vào trước khi ủ.

Kết quả và đóng góp

Số liệu thực nghiệm chính

Quá trình theo dõi và phân tích sản phẩm sau 22 ngày ủ rác sinh hoạt giữa công thức bổ sung chế phẩm và công thức đối chứng (không bổ sung chế phẩm) được tổng hợp qua các bảng số liệu sau:

Bảng 1: Biến đổi khối lượng và chiều cao nguyên liệu trước và sau 22 ngày ủ

Chỉ tiêu theo dõi Công thức đối chứng (Không chế phẩm) Công thức thí nghiệm (Có chế phẩm vi sinh) So sánh mức độ giảm
Khối lượng trước khi ủ (kg) 5,00 5,00 —
Khối lượng sau khi ủ (kg) 1,80 1,63 Giảm 67,4% so với ban đầu (giảm sâu hơn đối chứng 3,4%)
Chiều cao khối ủ trước khi ủ (cm) 7,00 7,00 —
Chiều cao khối ủ sau khi ủ (cm) 4,00 3,00 Giảm nhiều hơn đối chứng 14,3%

Bảng 2: Kết quả phân tích chất lượng sản phẩm phân sau 22 ngày ủ

Chỉ tiêu thử nghiệm Đơn vị Mẫu có bổ sung chế phẩm Mẫu không bổ sung chế phẩm Phương pháp thử nghiệm Ngưỡng quy chuẩn QCVN 01-189:2019
Chì ($Pb$) mg/kg Không phát hiện (n.d) Không phát hiện (n.d) TCVN 9290-2012 Quy định giới hạn
Asen ($As$) mg/kg Không phát hiện (n.d) Không phát hiện (n.d) TCVN 11403-2016 Quy định giới hạn
Cadimi ($Cd$) mg/kg Không phát hiện (n.d) Không phát hiện (n.d) TCVN 9291-2012 Quy định giới hạn
Thủy ngân ($Hg$) mg/kg Không phát hiện (n.d) Không phát hiện (n.d) TCVN 10676:2015 Quy định giới hạn
Tỷ lệ $C/N$ — 10,6 14,5 TCVN 9294:2012 / TCVN 8557:2010 $< 12$
Đạm tổng số ($N_{ts}$) % 1,48 1,02 TCVN 8557-2010 $\ge 2%$
Đạm hữu hiệu ($N_{hh}$) % 0,206 0,176 TCVN 9295-2012 —
Lân hữu hiệu ($P_{2}O_{5hh}$) % 0,701 1,01 TCVN 8559-2010 $\ge 2%$
Kali hữu hiệu ($K_{2}O_{hh}$) % 1,30 1,28 TCVN 8560-2018 $\ge 2%$
VSV hiếu khí tổng số CFU/g $4,55 \times 10^8$ $2,70 \times 10^8$ TCVN 4884-1:2015 Phù hợp TCVN 7185-2002
Salmonella spp. /25g Phát hiện (d) Không phát hiện (n.d) Tiêu chuẩn vi sinh Không cho phép

Giải pháp và khuyến nghị tác giả đề xuất

  • Ứng dụng chế phẩm vi sinh lỏng gồm 5 chủng Bacillus ưa nhiệt ở nồng độ phối trộn 1% ($v/w$) nhằm rút ngắn thời gian xử lý rác thải hữu cơ gia đình xuống 22 ngày.
  • Bổ sung vật liệu hút ẩm (như trấu, mùn cưa khô) vào đống ủ để hạ độ ẩm sản phẩm cuối cùng từ mức 68,6% xuống dưới ngưỡng quy định 35% theo Thông tư 41/2009/BNNPTNT.
  • Bổ sung thêm nguồn khoáng dinh dưỡng đa lượng (N, P, K) từ bên ngoài trong quy trình ủ để đáp ứng tiêu chuẩn phân bón thương phẩm theo QCVN 01-189:2019/BNNPTNT (yêu cầu hàm lượng N, P, K $\ge 2%$).
  • Tăng khối lượng đống ủ và có biện pháp bao che giữ nhiệt nhằm tạo pha nhiệt độ cao trên 60°C để tiệt trừ triệt để mầm bệnh như Salmonella.

Đóng góp so với các nghiên cứu trước

Đề tài đã xác lập được điều kiện tăng sinh tối ưu (50°C, pH 8) cho tổ hợp 5 chủng vi khuẩn ưa nhiệt từ suối nước nóng Việt Nam (B. licheniformis, B. amyloliquefaciens, B. subtilis). Việc bổ sung chế phẩm lỏng này vào rác sinh hoạt giúp đẩy nhanh tốc độ khoáng hóa: chỉ sau 22 ngày ủ, tỷ lệ C/N đã hạ xuống mức 10,6 (đạt chuẩn hoai mục theo QCVN 01-189:2019), trong khi các nghiên cứu thông thường cần từ 44 đến 70 ngày mới đạt được độ chín sinh học tương đương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra các hạn chế thực nghiệm và hướng nghiên cứu mở rộng:

  • Hạn chế về quy mô và nhiệt độ đống ủ: Khối lượng ủ nhỏ (5 kg/thùng xốp 20L) trong điều kiện hiếu khí khiến khả năng sinh nhiệt và giữ nhiệt kém; nhiệt độ khối ủ dao động thấp (29°C - 39°C), không kích hoạt được pha nhiệt độ cao (60°C - 70°C). Do đó, khối ủ chưa tiêu diệt triệt để vi sinh vật gây hại, dẫn đến việc còn phát hiện Salmonella trong mẫu có chế phẩm.
  • Hạn chế về chỉ tiêu độ ẩm và dinh dưỡng: Độ ẩm sản phẩm sau 22 ngày vẫn ở mức cao (68,6%), chưa đạt quy định phân bón hữu cơ ($<35%$). Hàm lượng đạm tổng số ($1,48%$), lân hữu hiệu ($0,701%$) và kali hữu hiệu ($1,30%$) đều dưới 2%, chưa đáp ứng QCVN 01-189:2019/BNNPTNT.
  • Hạn chế về dữ liệu đầu vào: Chưa tiến hành phân tích các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh của mẫu rác hữu cơ trước khi ủ để thiết lập đối chiếu động thái biến thiên chi tiết.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo: Thử nghiệm mô hình ủ ở quy mô lớn hơn với khối lượng rác gia tăng; áp dụng giải pháp giữ nhiệt và che chắn côn trùng; nghiên cứu phối trộn giá thể hút ẩm và phụ gia dinh dưỡng N-P-K; thực hiện phân tích đặc tính rác ban đầu.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ Sinh học, Khoa học Môi trường và Nông nghiệp hữu cơ:

  • Phương pháp khảo sát vi sinh vật: Cung cấp chi tiết quy trình xác định động học sinh trưởng của vi khuẩn ưa nhiệt qua mật độ quang học OD540 nm và phương pháp nhân giống hai cấp để thu sinh khối vi khuẩn đạt mật độ $>10^8\text{ CFU/mL}$.
  • Thông số kỹ thuật ủ rác sinh hoạt: Cung cấp bộ dữ liệu thực tế về diễn biến nhiệt độ, ẩm độ, pH, sự suy giảm khối lượng và hàm lượng dưỡng chất khoáng trong mô hình ủ rác hữu cơ quy mô hộ gia đình.
  • Phương pháp đánh giá phân bón: Cung cấp quy trình kiểm nghiệm đối chiếu chất lượng sản phẩm phân compost theo đầy đủ các chỉ tiêu tiêu chuẩn quốc gia (TCVN về kim loại nặng, dinh dưỡng khoáng N-P-K, tỷ lệ C/N và vi sinh vật gây bệnh).

Câu hỏi thường gặp

1. Điều kiện môi trường nào được xác định là tối ưu cho sự sinh trưởng của 5 chủng vi khuẩn Bacillus ưa nhiệt trong đề tài?
Qua khảo sát đo mật độ quang học OD540 nm và tính toán tốc độ tăng trưởng trong môi trường TSB, các chủng Bacillus sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 50°C và giá trị pH bằng 8.

2. Chế phẩm vi sinh vật lỏng được tạo ra với mật độ tế bào bao nhiêu và sau thời gian nuôi cấy bao lâu?
Sau 16 giờ nuôi tăng sinh cấp II trong môi trường TSB ở điều kiện 50°C, pH 8 với tốc độ lắc 180 vòng/phút, mật độ vi khuẩn đơn lẻ trung bình đạt $3,9 \times 10^8\text{ CFU/mL}$. Khi phối trộn chung thành chế phẩm lỏng, mật độ vi khuẩn đạt $1,16 \times 10^8\text{ CFU/mL}$.

3. Khối lượng và chiều cao khối rác hữu cơ thay đổi như thế nào sau 22 ngày ủ có bổ sung chế phẩm?
Khối lượng khối ủ có bổ sung chế phẩm giảm từ 5 kg xuống còn 1,63 kg (giảm 67,4% so với ban đầu và giảm nhiều hơn mẫu đối chứng 3,4%). Chiều cao khối ủ giảm từ 7 cm xuống 3 cm (giảm nhiều hơn mẫu đối chứng 14,3%).

4. Chỉ tiêu tỷ lệ C/N của mẫu phân sau ủ đạt kết quả ra sao và có phù hợp với quy chuẩn quốc gia không?
Sau 22 ngày ủ, mẫu có bổ sung chế phẩm đạt tỷ lệ C/N là 10,6 (so với mẫu đối chứng không chế phẩm là 14,5). Kết quả này đáp ứng yêu cầu của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-189:2019/BNNPTNT về chất lượng phân bón hữu cơ (quy định tỷ lệ C/N $< 12$).

5. Vì sao mẫu ủ có bổ sung chế phẩm vẫn bị phát hiện vi khuẩn Salmonella?
Nguyên nhân do rác thải hữu cơ sinh hoạt ban đầu bị nhiễm ngẫu nhiên mầm bệnh từ nguồn thực phẩm thừa. Đồng thời, do quy mô ủ nhỏ (5 kg trong thùng xốp 20L), nhiệt độ đống ủ tối đa chỉ đạt 39°C, không tạo ra được pha nhiệt độ cao (60°C - 70°C) cần thiết để khử trùng và tiêu diệt triệt để vi khuẩn gây bệnh.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Tấn Huy đã xác định thành công điều kiện nuôi cấy tối ưu ở 50°C và pH 8 cho 5 chủng vi khuẩn ưa nhiệt chi Bacillus từ suối nước nóng, tạo ra chế phẩm vi sinh lỏng đạt mật độ $1,16 \times 10^8\text{ CFU/mL}$. Thử nghiệm ủ rác thải hữu cơ sinh hoạt trong 22 ngày với 1% chế phẩm cho thấy hiệu quả chuyển hóa sinh học rõ rệt, làm sụt giảm 67,4% khối lượng rác, hạ tỷ lệ C/N về mức 10,6 (đạt tiêu chuẩn hoai mục) và hoàn toàn sạch kim loại nặng. Dù hàm lượng dinh dưỡng đa lượng N-P-K và chỉ tiêu vi sinh vật gây bệnh cần được tối ưu thêm qua việc mở rộng quy mô nhiệt và bổ sung phụ gia, đề tài đã cung cấp cơ sở thực nghiệm vững chắc cho hướng ứng dụng vi khuẩn ưa nhiệt trong xử lý rác thải hữu cơ đô thị.