MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam là một quốc gia ven biển Đông Nam Á, có bờ biển dài, rộng và rất thuận lợi cho sự phát triển của ngành thuỷ sản. Ngoài ra, phần lớn lãnh thổ nước ta là sông nước nên nguồn thuỷ sản rất phong phú. Trong đó, giáp xác là nguồn nguyên liệu dồi dào, chiếm 30% - 35% tổng sản lượng nguyên liệu thuỷ sản ở Việt Nam.
Trong công nghiệp chế biến thuỷ sản xuất khẩu, tỉ lệ cơ cấu các mặt hàng tôm đông lạnh chiếm 40% - 60% công suất chế biến của các nhà máy chế biến thuỷ sản đông lạnh. Chế biến thủy sản là ngành kinh tế mũi nhọn của chiến lược phát triển kinh tế Đà Nẵng, giải quyết nhu cầu việc làm cho hàng nghìn người lao động. Với tốc độ tăng trưởng và phát triển của ngành thuỷ hải sản, hoạt động này đã phần nào làm suy thoái môi trường sống xung quanh chúng ta với lượng chất thải không nhỏ từ hoạt động khai thác và chế biến sinh ra, chính vì vậy, bên cạnh việc tạo điều kiện để doanh nghiệp hoạt động và tăng doanh thu thì các doanh nghiệp cũng phải cùng chung tay bảo vệ môi trường sống, cụ thể là đầu tư vào công tác bảo vệ môi trường nhằm thực hiện theo hướng phát triển bền vững. Việc xử lý toàn bộ lượng nước thải từ quá trình chế biến làm phát sinh lượng lớn bùn thải (hơn 5 triệu m3 bùn thải hằng năm được thải bỏ trực tiếp vào môi trường).
Mặc dù theo QCVN 50:2013/BTNMT, bùn thải từ trạm xử lý nước thải chế biến thủy sản/tôm không thuộc danh mục chất thải nguy hại nhưng nếu không được xử lý mà thải bỏ trực tiếp vào môi trường sẽ là điều kiện thuận lợi cho các mầm bệnh phát triển, lượng bùn thải thải ra do phát sinh với khối lượng lớn, thành phần hữu cơ lại gây mùi nên rất cần phải có biện pháp xử lý kịp thời. Các công nghệ xử lý loại bùn này trên thị trường vẫn chưa minh chứng được hiệu quả, do vậy giải pháp chính thống hiện nay vẫn là đem chôn lấp, trong khi chi phí chôn lấp rất cao và gây lãng phí một nguồn tài nguyên lớn từ các thành phần dinh dưỡng có trong bùn. Bùn thải thuỷ sản/ tôm là loại bùn có tỉ lệ thành phần hữu cơ cao và đặc tính không chứa (chứa rất ít) các thành phần nguy hại nên xử lý bằng phương pháp sinh học là một lựa chọn hợp lý. Nhiều nghiên cứu trước đã chỉ ra rằng hàm lượng chất dinh dưỡng trong bùn thải chế biến tôm khá cao và không chứa kim loại nặng, vì vậy có thể tận dụng được nguồn bùn thải này làm nguồn nguyên liệu cho quá trình ủ phân hữu cơ phục vụ cho canh tác nông nghiệp.
Nhằm đơn giản hoá việc vận chuyển, tiết kiệm chi phí, tạo tiền đề và khuyến khích các doanh nghiệp tham gia đồng thời tận dụng và tái sử dụng lượng bùn thải thủy sản sau hệ thống xử lý nước thải. 1 Hoạt động này không chỉ có ý nghĩa về mặt môi trường mà còn có tính kinh tế cao. Việc nghiên cứu một cách khoa học và tổng quát, đưa ra giải pháp phù hợp để xử lý bùn thải nhằm kịp thời hạn chế lượng ô nhiễm thải bỏ vào môi trường tại các nhà máy - xí nghiệp. Đồng thời từng bước tạo dựng khu công nghiệp sinh thái trong tương lai, góp phần vào sự tăng tưởng ngành thủy sản một cách ổn định và bền vững.
Chính vì thế, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens trong thử nghiệm xử lý bùn thải của nhà máy chế biến tôm”. Mục tiêu đề tài Phân lập được vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens từ bùn thải của nhà máy chế biến tôm, từ đó nghiên cứu đặc tính sinh học của chủng vi sinh vật để thử nghiệm xử lý nguồn thải này. Ý nghĩa của đề tài 3. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của đề tài này cung cấp dẫn liệu khoa học mới về vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens phân lập được từ bùn thải của nhà máy chế biến tôm, tạo cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo.
Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần quan trọng trong việc ứng dụng biện pháp sinh học để xử lý bùn thải của nhà máy chế biến tôm ở thành phố Đà Nẵng nói riêng, cũng như trên cả nước nói chung, có hiệu quả và an toàn với môi trường, sức khỏe con người, góp phần làm giảm nguy cơ gây ô nhiễm môi trường từ nguồn bùn thải này. Đồng thời có thể tận dụng nguồn phụ phẩm này để sản xuất phân hữu cơ vi sinh phục vụ cho canh tác nông nghiệp. Nội dung nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu vào các nội dung sau: Nội dung 1: Phân lập và định danh chủng vi sinh vật từ bùn thải của nhà máy chế biến tôm: - Thu mẫu và phân lập vi khuẩn từ bùn thải của nhà máy chế biến tôm; - Xác định các phản ứng test sinh - hóa với vi khuẩn phân lập được; - Định danh vi khuẩn bằng kỹ thuật sinh học phân tử; Nội dung 2: Khảo sát đặc tính sinh học của chủng vi sinh vật phân lập được: - Xác định ảnh hưởng của các điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng của vi khuẩn phân lập được; 2 - Xác định khả năng sinh enzyme ngoại bào (amylase, cellulase, chitinase, protease) của chủng vi khuẩn phân lập được; - Xác định khả năng đối kháng của vi sinh vật phân lập được với các chủng vi sinh vật gây bệnh (Salmonela typhi, Escherichia coli, B. Nội dung 3: Thử nghiệm ứng dụng vi khuẩn để xử lý bùn thải của nhà máy chế biến tôm: - Xác định đặc tính bùn thải của nhà máy chế biến tôm trước khi xử lý; - Đánh giá một số thông số chất lượng của bùn thải sau khi xử lý.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về bùn thải tôm 1. Thực trạng về ngành xuất khẩu tôm Ngành thủy sản là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của quốc gia, ngành thủy sản có tốc độ tăng trưởng kinh tế rất nhanh so với các ngành kinh tế khác, đóng góp của ngành thủy sản trong tổng GDP toàn quốc. Cục Chế biến và Phát triển thị trường Nông sản (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) cho biết, giá trị xuất khẩu thủy sản tháng 10/2020 ước đạt 840 triệu USD, đưa giá trị xuất khẩu thủy sản 10 tháng năm 2020 đạt gần 6,88 tỷ USD, giảm 2,5% so với cùng kỳ năm 2019.
Bốn thị trường nhập khẩu hàng đầu của thủy sản Việt Nam trong 9 tháng năm 2020, chiếm 59,7% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản lần lượt là Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc và Hàn Quốc. Một số thị trường có giá trị xuất khẩu thủy sản tăng mạnh trong 9 tháng năm 2020 gồm: Thụy Sỹ tăng 62,5%; Campuchia tăng 37,4%; Romania tăng 28,9%; Anh tăng 22,9%. Về ngành tôm, dịch COVID - 19 đã ảnh hưởng mạnh đến ngành hàng này khi hoạt động kinh doanh dịch vụ ẩm thực giảm 80 - 90%. Vào những tháng cuối năm, thị trường tôm có dấu hiệu phục hồi nhưng vẫn chậm.
Theo dự báo của Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP), giá trị xuất khẩu thủy sản của Việt Nam Quý IV/2020 sẽ đạt khoảng 2,3 tỷ USD, giảm nhẹ 2% so với cùng kỳ năm ngoái. Trong đó, tôm tăng 9% đạt 1,1 tỷ USD, cá tra đạt 365 triệu USD, các mặt hàng hải sản đạt khoảng 854 triệu USD. Với dự báo này, xuất khẩu thủy sản năm 2020 đạt 8,23 tỷ USD, giảm 4% so với năm 2019. Riêng về thị trường Trung Quốc, xuất khẩu thủy sản của Việt Nam sang Trung Quốc đang có kết quả phục hồi mạnh trong hai tháng gần đây.
Các mặt hàng thế mạnh của Việt Nam xuất khẩu tới Trung Quốc cũng đang tăng trở lại do nhu cầu tiêu dùng ở thị trường này tăng trở lại. Theo Cục Chế biến và Phát triển thị trường Nông sản, trong những tháng cuối năm 2020, các doanh nghiệp xuất khẩu thủy sản Việt Nam nên đẩy mạnh xuất khẩu hơn nữa thủy sản tới Trung Quốc, tập trung ở những mặt hàng đang có nhu cầu cao như: cá cơm khô, tôm hùm sống, tôm đông lạnh, cá tra và chả cá,… Trong số đó các sản phẩm từ tôm luôn chiếm vị trí rất quan trọng, hàng năm kim ngạch xuất khẩu của các mặt hàng này đem lại lớn. Tính riêng 9 tháng đầu năm 2020, kim ngạch xuất khẩu tôm ở Việt Nam đã nhiều hơn năm 2019 được thể hiện ở hình 1. Kim ngạch xuất khẩu tôm ở Việt Nam năm 2019 - 2020 1.
Khái quát về bùn thải Bùn thải là sản phẩm của quá trình lắng các chất rắn lơ lửng của nước thải chưa xử lý được thải vào môi trường (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013). Theo US-EP (Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ) bùn thải là sản phẩm cuối cùng được tạo ra từ quá trình xử lý nước thải dân dụng và nước thải công nghiệp từ nhà máy xử lý nước thải ở dạng bán rắn. Thành phần chủ yếu của bùn thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, các hợp chất hữu cơ phân hủy sinh học ở nồng độ thấp, kim loại nặng và các sinh vật có khả năng gây bệnh (European Communities, 2001a; Inglezakis et al. Bùn thải được phân loại dựa vào nguồn gốc phát sinh và thành phần của chúng.
Thành phần bùn thải phụ thuộc vào bản chất của nguồn đầu vào và phương pháp xử lý trong quy trình xử lý nước thải để tạo bùn (Đỗ Thủy Tiên, 2013). Thành phần và đặc tính của bùn thải tôm Bùn thải nhà máy chế biến tôm là nguồn bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tôm. Trong quá trình tách ép nước thì đa số các nhà máy có sử dụng chất keo tụ nên hầu hết bùn thải có độ nén dẽ và độ xốp thấp. Thành phần chính trong chất keo tụ tham gia quá trình tách ép nước là protein (chiếm 45%), acid humic (chiếm 15- 30%), cacbonhydrate (chiếm 13%) và các hợp chất hữu cơ khác (Jin et al.
Neyens et al. (2004) đã tìm ra rằng các hợp chất này sẽ bị phân giải bởi nhiệt nên xử lý bùn thải bằng cách ủ phân hữu cơ hoặc phơi nắng có thể là phương pháp cần thiết để xử lý bùn thải. Thành phần chủ yếu trong bùn thải thủy sản/bùn thải tôm là protein, các hợp chất lân, humic, axit fulvic, aldehyde, cacbonhydrate, và phenol (Mook et al. Đối với bùn thải thủy sản/bùn thải tôm có giá trị pH đạt 7,3 - 7,9, chất hữu cơ biến thiên 33,98 - 35%, hàm lượng đạm tổng đạt khoảng 2,31 - 5,9% N.