MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Chế biến thủy sản là một trong những ngành mũi nhọn mang lại nhiều ngoại tệ cho nước ta. Theo thống kê năm 2021, Việt Nam hiện có 815 cơ sở chế biến thủy sản quy mô công nghiệp đủ điều kiện xuất khẩu và trên 3.200 cơ sở chế biến quy mô nhỏ phục vụ chế biến, tiêu thụ nội địa đang hoạt động; với tổng công suất chế biến lên đến 6 triệu tấn nguyên liệu/năm, tạo ra trên 2,1 triệu tấn sản phẩm/năm. Năm 2020, GDP ngành thuỷ sản tăng 3,08%, cao hơn mức tăng 2,8% của năm 2015 và năm 2016 trong giai đoạn 2011-2020 (Đào Trọng Hiếu, 2022).
Tuy nhiên, song song với những thành quả đạt được ngành chế biến thủy sản cũng gây ra nhiều vấn đề về môi trường bởi tính chất và thành phần chất thải của nó. Trong đó, nước thải từ quá trình chế biến thủy sản nhiễm mặn rất cao, chứa nhiều chất hữu cơ, chất thải rắn và dầu mỡ (Méndez et al. Mặt khác, nhiều nhà máy chế biến ở gần biển do thiếu nước ngọt nên sử dụng nước biển sục rửa hệ thống máy móc, càng làm tăng độ mặn của nước thải. Việc xử lý nước thải nhiễm mặn bằng phương pháp sinh học không dễ dàng, hiệu suất loại bỏ COD thường khá thấp do tác dụng phụ của muối lên hệ vi sinh vật.
Trong môi trường nước thải nhiễm mặn hay nước thải có độ mặn cao, các vi sinh vật mất hoạt tính vì quá trình plasmolysis, làm cho các công nghệ sinh học xử lý nước thải truyền thống không hiệu quả (Ngô Duy Thái, 2019). Do đó, có rất ít phương pháp sử dụng vi sinh vật hiệu quả để xử lý nước thải nhiễm mặn. Tuy nhiên, đây lại là giải pháp hoàn toàn thân thiện với môi trường khi giải quyết các vấn đề ô nhiễm nước trên thế giới. Vì vậy, phân lập các chủng vi sinh vật trong nước thải bị nhiễm mặn, có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải hữu cơ nhiễm mặn là một hướng đi đúng đắn và mang nhiều triển vọng.
Trong môi trường nước, có những loài vi sinh vật cần muối ăn để tăng trưởng được gọi là các VSV halophilic ( Mosquera-Corral A. Nồng độ muối nội bào của các VSV halophilic (ưa muối) và chịu muối (halotolerant) thường thấp và chúng duy trì một cân bằng thẩm thấu giữa dịch bào (cytoplasm) của chúng với môi trường bên ngoài bằng cách tích lũy ở hàm lượng cao các chất tan thẩm thấu hữu cơ khác nhau. Do đó, việc sử dụng các VSV chịu 1 muối trong các hệ thống xử lý sinh học có thể là giải pháp loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải nhiễm mặn (Aharon Oren, 2010). Kargi và Dincer (1999) thu được hiệu suất xử lý tốt nước thải có độ mặn trên 2% khi sử dụng vi khuẩn chịu mặn trong bùn hoạt tính.
Sivaprakasam và cộng sự (2008), phân lập vi sinh vật ưa chảy từ nước biển, đất biển, nước hồ muối (15% và 20% NaCl w/v) và muối đất sét trầm tích hồ ở Ấn Độ và ứng dụng thành công halophiles trong xử lý nước thải xưởng thuộc da (Sivaprakasam et al. Xuất phát từ những cơ sở lý luận trên, chúng tôi quyết định chọn đề tài “Tuyển chọn chủng vi khuẩn chịu mặn có khả năng sinh enzyme protease ngoại bào”. Mục tiêu đề tài Xác định được các chủng vi khuẩn chịu mặn có khả năng sinh enzyme protease ngoại bào. Ý nghĩa của đề tài 3.
Ý nghĩa khoa học Cung cấp các dẫn liệu khoa học về các chủng vi khuẩn chịu mặn có khả năng sinh enzyme protease ngoại bào và tạo cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo. Ý nghĩa thực tiễn Các chủng vi khuẩn tuyển chọn được sẽ góp phần quan trọng trong việc ứng dụng ứng dụng vi khuẩn chịu mặn trong việc xử nước thải nhà máy chế biến thuỷ hải sản nhằm đảm bảo an toàn đối với môi trường và con người. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái quát về nước thải nhà máy chế biến thuỷ hải sản 1.
Nguồn gốc phát sinh của nước thải Hầu hết các loại hình công nghệ chế biến đều có nhu cầu sử dụng nước khá lớn cho nhiều công đoạn: chế biến, bảo quản nguyên liệu và sản phẩm. Do vậy đã tạo ra một lượng lớn nước thải trong quá trình sản xuất. Tổng lượng nước thải công nghiệp chế biến thủy sản ước tính năm 2004 vào khoảng 27. Nước thải sản xuất trong chế biến thuỷ sản chiếm khoảng 85-90% tổng lượng nước thải và chủ yếu được tạo ra từ các quá trình sau: - Nước thải trong công đoạn xử lý, chế biến, hoàn tất sản phẩm.
- Nước vệ sinh nhà xưởng, trang thiết bị dụng cụ. - Từ các thiết bị công nghệ như: nước giải nhiệt, nước ngưng. Tuỳ thuộc vào loại hình và trình độ công nghệ chế biến, đặc tính nguyên liệu và yêu cầu về chất lượng sản phẩm mà nước thải từ các nguồn phát sinh có sự khác biệt và thành phần, tính chất, lưu lượng cũng như chế độ thải nước. Nước thải từ chế biến sản phẩm đông lạnh, sản phẩm ăn liền và đồ hộp được tạo ra gần như liên tục từ hầu hết các công đoạn sản xuất, trong đó chủ yếu là xử lý nguyên liệu và chế biến sản phẩm.
Nước thải từ chế biến đồ khô phần lớn tập trung ở khâu chế biến nguyên liệu. Trong chế biến mắm và bột cá, ngoài công đoạn rửa nguyên liệu còn tạo ra nhiều nước thải xả theo đợt từ vệ sinh định kỳ thiết bị máy móc. Riêng đối với sản phẩm bột cá còn phát sinh một lượng lớn nước thải có hàm lượng hữu cơ rất cao từ công đoạn ép cá. Thành phần ô nhiễm của nước thải chế biến thủy sản Các đặc điểm nước thải chế biến thủy sản gây lo ngại bao gồm các thông số ô nhiễm, nguồn thải quá trình và các loại chất thải.
Nhìn chung, nước thải chế biến thủy sản có thể được đặc trưng bởi các chỉ tiêu hóa lý, hàm lượng chất hữu cơ, nitơ và phốt pho. Các thông số ô nhiễm quan trọng của nước thải là nhu cầu oxy sinh hóa trong năm ngày (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), chất béo, dầu mỡ (FOG) và sử dụng 3 nước (Carawan R. Như trong hầu hết các loại nước thải công nghiệp, các chất gây ô nhiễm có trong nước thải chế biến thủy sản là một hỗn hợp không xác định của các chất, chủ yếu là hữu cơ trong tự nhiên. Các thông số hóa lý - pH pH là một trong những thông số quan trọng vì nó có thể tiết lộ sự nhiễm bẩn của nước thải hoặc cho thấy sự cần thiết phải điều chỉnh pH để xử lý sinh học nước thải.
PH nước thải từ các nhà máy chế biến thủy sản thường gần trung tính. Ví dụ, một nghiên cứu cho thấy độ pH trung bình của nước thải từ các ngành công nghiệp chế biến cua xanh là 7,63, với độ lệch chuẩn là 0,54; đối với cá đáy không phải Alaska là khoảng 6,89 với độ lệch chuẩn là 0,69 (Carawan R. Mức độ pH nói chung phản ánh sự phân hủy các chất protein và phát thải các hợp chất amoniac. - Hàm lượng chất rắn Hàm lượng chất rắn trong nước thải có thể được chia thành chất rắn hòa tan và chất rắn lơ lửng.
Tuy nhiên, chất rắn lơ lửng là mối quan tâm hàng đầu vì chúng có thể bị phản đối vì một số lý do. Chất rắn có thể lắng có thể làm giảm công suất ống dẫn nước thải; khi chất rắn lắng xuống vùng nước tiếp nhận, chúng có thể ảnh hưởng đến hệ thực vật sống ở đáy và chuỗi thức ăn. Khi chúng trôi nổi, chúng có thể ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh do làm giảm lượng ánh sáng đi vào nước. Chất rắn hòa tan thường không được kiểm tra mặc dù chúng có ý nghĩa trong nước thải với mức độ ô nhiễm thấp.
Chúng không chỉ phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm mà còn phụ thuộc vào chất lượng của nguồn nước cấp được sử dụng để xử lý. Trong một phân tích nước thải lọc cá, người ta thấy rằng 65% tổng chất rắn có trong nước thải đã có trong nước cấp (Gonzalez, J. - Mùi Trong các ngành công nghiệp chế biến thủy sản, mùi hôi là do sự phân hủy của các chất hữu cơ, tạo ra các amin dễ bay hơi, diamit và đôi khi là amoniac. Trong nước thải đã trở thành bể phốt, mùi đặc trưng của hydrogen sulfide cũng có thể phát triển là do sự phân hủy của các chất hữu cơ, tạo ra các amin dễ bay hơi, diamit và đôi khi là amoniac.
Trong 4 nước thải đã trở thành bể phốt, mùi đặc trưng của hydrogen sulfide cũng có thể phát triển. Mùi hôi là một vấn đề rất quan trọng liên quan đến nhận thức của công chúng và sự chấp nhận của bất kỳ nhà máy xử lý nước thải nào. Mặc dù tương đối vô hại, nó có thể ảnh hưởng đến cuộc sống chung bằng cách gây ra căng thẳng và bệnh tật. - Nhiệt độ Để tránh ảnh hưởng đến chất lượng của thủy sinh vật, nhiệt độ của thủy vực tiếp nhận phải được kiểm soát.
Nhiệt độ môi trường xung quanh của vùng nước tiếp nhận không được tăng quá 2 hoặc 38°C, nếu không có thể làm giảm mức oxy hòa tan. Ngoại trừ nước thải từ quá trình nấu nướng và khử trùng trong nhà máy đóng hộp, thủy sản không xả nước thải cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Do đó, nước thải từ hoạt động đóng hộp nên được làm mát nếu khối nước tiếp nhận không đủ lớn để hạn chế sự thay đổi nhiệt độ đến 38oC (Gonzalez, J. Hàm lượng chất hữu cơ Các loại chất thải chủ yếu được tìm thấy trong nước thải chế biến thủy sản là máu, các sản phẩm nội tạng, nội tạng, vây, đầu cá, vỏ, da và thịt.
Các chất thải này góp phần đáng kể vào nồng độ chất rắn lơ lửng của dòng thải. Tuy nhiên, hầu hết các chất rắn có thể được loại bỏ khỏi nước thải và được thu gom cho các ứng dụng làm thức ăn cho động vật. Đặc điểm nước thải thô của các ngành công nghiệp chế biến thủy sản đóng hộp và bảo quản Lưu lượng TSS FOG Nước thải BOD (mg/l) COD (mg/l) (l/ngày) (mg/l) (mg/l) Trang trại chăn nuôi 79.5K–170K 340 700 400 200 cá tra Cua xanh thông 2650 4400 6300 420 200 thường Cua xanh 75.7K–276K 600 1000 330 150 Tôm bờ biển tây 340K–606K 2000 3300 900 700 Tôm không tẩm bột 680K–908K 1000 2300 800 250 mì miền Nam 5 Tôm tẩm bột 568K–757K 720 1200 800 -- Chế biến cá ngừ 246K–13. 5K a 100–24Ma 150–42Ka 70–20Ka 5Ka Cá hồi 220K–1892.