227

TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, tập 73, số 4, năm 2012 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN
CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI NẤM
Nguyễn Thị Thanh Trúc
1
, Lê Văn Tuấn
1
, Trương Quý Tùng
2

1
Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
2
Đại học Huế

Tóm tắt. Bài báo này trình bày kết quả đánh giá khả năng xử lý nước thải sản xuất
tinh bột sắn của 7 chủng nấm sợi thuộc chủng Aspergillus. Ở điều kiện thí nghiệm
trên bình tam giác thông khí bằng máy lắc, chủng nấm Aspergillus oryzae
IFO30113 có thể loại COD, TC trên 90% và có hoạt tính enzym mạnh. Hiệu suất
xử lý COD, TC tăng khi bổ sung thêm các nguồn dinh dưỡng nitơ, phốt pho vào
trong môi trường nước thải. Sử dụng chủng nấm Aspergillus oryzae IFO30113 cho
quá trình vận hành hệ thống nâng khí, trong điều kiện thay đổi kiểu mầm chủng,
chế độ sục khí, nguồn dinh dưỡng bổ sung không những cho kết quả loại khá cao
lượng COD (75 – 90%) và TC (75 – 80%), mà còn thu được lượng sinh khối lớn.
Từ khóa: lên men, vi nấm, nước thải sản xuất tinh bột sắn.

FOCOCEV Thừa Thiên Huế được lựa chọn làm đối tượng khảo sát về đặc điểm như pH,
COD, tổng cacbohydrat, T–P và T–N. Đồng thời nguồn NT này là môi trường để tiến
hành khảo sát, đánh giá khả năng xử lý của một số vi nấm thuộc chủng Aspergillus, từ
đó lựa chọn ra chủng vi nấm cho hiệu quả cao trong việc loại COD và chuyển hóa tổng
cacbohydrat trong NT dưới ảnh hưởng của một số điều kiện khác nhau.
2. Đối tượng, phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu
- 7 chủng nấm sợi thuộc giống Aspergillus có khả năng sinh trưởng và phát triển
trong môi trường NT SXTBS (bảng 1).
Bảng 1.Các chủng nấm nghiên cứu
TT Chủng nấm Nguồn
1 Aspergillus awamori IFO4033
2 Aspergillus niger IFO6428
3 Aspergillus niger IFO6661
4 Aspergillus oryzae IFO30113
Viện Công nghệ lên men Osaka, Nhật bản
5 Aspergillus niger KCCF0086
6 Aspergillus oryzae KCCF0010
Công ty Dược Kaken Tokyo, Nhật bản
7 Aspergillus oryzae CZGLU Đại học tỉnh Shizuoka, Nhật bản
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp chuẩn bị mầm cấy [6]
Giống nấm được duy trì trong ống thạch nghiêng chứa môi trường PDA ở 4
o
C.
Bào tử nấm được thu bằng cách thêm nước cất 2 lần vào ống thạch nghiêng đã được
nhân giống trên môi trường PDA (30
o
C trong 6 ngày), dùng đũa thủy tinh khuấy nhẹ để
tách bào tử ra khỏi môi trường thạch. Sau đó, huyền phù bào tử được thu vào lọ chứa đã

cho mục đích phân tích các thông số chất lượng nước.
2.2.3. Lên men trong hệ thống phản ứng sục khí kiểu nâng khí
Bể phản ứng có thể tích làm việc 8,5 l (hình 1) hoạt động theo dạng mẻ. Để đảm
bảo vô trùng trước khi vận hành, hệ thống được khử trùng bằng ethanol có nồng độ 78 –
85%, rồi sục khí đuổi hết ethanol, cho NT (đã được khử trùng) vào bình phản ứng, sau
đó cấy mầm cấy vào hệ thống. Khí đưa vào hệ thống qua màng lọc 0,2µm và được đo
tốc độ bằng lưu tốc kế khí. Hệ được vận hành ở nhiệt độ 26 – 28
o
C.

Hình 1. Mô hình hệ thống thiết bị phản ứng sục khí kiểu nâng khí
2.2.4. Các phương pháp xác định các thông số đặc trưng NT
─ Đặc trưng của NT trước và sau quá trình xử lý (COD, T-P, T-N, SS) được xác
định theo các phương pháp tiêu chuẩn SMEWW của APHA, 1999 [1].
─ Tổng cacbohydrat xác định theo phương pháp phenol-sunfuaric (Michel
Dubois và nnk, 1956) [2] và hoạt tính enzym được xác định theo phương pháp thủy
phân (Gilbert B. Manning và L. Leon Campbell, 1961) [3]. 230

3. Kết quả và thảo luận
3.1. Đặc trưng NT SXTBS của nhà máy FOCOCEV Thừa Thiên Huế
Qua 4 đợt khảo sát đặc điểm nguồn NT sau giai đoạn chiết tinh bột của nhà máy
SXTBS FOCOCEV Thừa Thiên Huế (bảng 2) cho thấy rằng, nguồn NT này có tính axit
nhẹ (pH: 4,1 – 5,0); hàm lượng chất rắn lơ lửng cao (SS: 1170 mg/l) và nồng độ các hợp
chất hữu cơ rất cao (COD: 7590 mg/l, TC: 5230 mg/l). Nước thải từ giai đoạn này đóng
góp chủ yếu vào dòng thải của nhà máy. Tuy nhiên, do khoảng thời gian lấy mẫu không
nằm trong thời vụ sản xuất chính của nhà máy nên lượng ô nhiễm thấp hơn nhiều so với
lượng thải trong mùa vụ.


3.3.1. Ảnh hưởng của nguồn nitơ
Các nguồn nitơ sử dụng bao gồm: KNO
3
, (NH
4
)
2
SO
4
, pepton. Hiệu quả loại các
hợp chất hữu cơ của nấm A. oryzae IFO 30113 sau 4 ngày lên men trong môi trường NT
sản xuất TBS trình bày ở bảng 4 cho thấy rằng, khi bổ sung KNO
3
,

hiệu suất loại COD
trong NT đạt cao nhất. Hiệu suất tăng dần khi nồng độ bổ sung cao hơn, đạt 91% (1g/l) ,
92,8% (2g/l) và 94,2% (3g/l). Trong khi đó thì hiệu quả loại COD giảm dần khi tăng
lượng (NH
4
)
2
SO
4
và pepton bổ sung.
Đối với nguồn nitơ amoni, khả năng loại các chất hữu cơ của nấm thấp. Tuy
nhiên, hiệu quả chuyển hóa cacbohydrat khi bổ sung nguồn nitơ này lại tốt hơn đạt
93,6%, ở nồng độ dung dịch bổ sung 2 g/l. Điều này có thể giải thích là do nguồn amoni
thích hợp cho chủng nấm sinh trưởng và chuyển hóa tốt TC nhưng thời gian chưa đủ để

A. niger IFO6428 89,3 89,2 0,22 2,536 7,7
A. oryzae CZGLU 86,7 85,6 0,78 2,258 8,0
A. oryzae
IFO30113
90,5 89,7 0,97 2,148 8,1
A. oryzae
KCCF0010
89,5 83,8 0,85 2,326 8,2
A. awamori
IFO4033
89,5 83,8 0,86 2,242 8,9
232

Bảng 4. Hiệu quả loại COD và TC của chủng nấm A. oryzae IFO30113 khi lên men trong NT
SX TBS có bổ sung các nguồn sau 4 ngày N, P với các nồng độ khác nhau
Hiệu suất loại COD (%) Hiệu suất loại TC (%)
Nguồn bổ sung
1 g/l 2 g/l 3 g/l 1 g/l 2 g/l 3 g/l
KNO
3
91,0 92,8 94,2 90,1 91,7 90,8
(NH
4
)
2
SO
4

chuyển hóa cacbohydrat trong NT khi cấy trực tiếp bào tử ở TN1 đạt ở mức cao trong 233

ngày thứ nhất, còn khi đó ở TN2 thì tăng mạnh vào ngày thứ 2.

Hình 4. Hiệu suất loại COD (A) và TC (B) của nấm trong quá trình lên men bể phản ứng khi
cấy trực tiếp bào tử (TN1 ) và cấy bào tử đã qua tiền cấy (TN2 )
Ở TN1, số mầm cấy ban đầu nhiều nên tạo thành các dạng “lùm sinh khối” làm
cho độ nhớt của dung dịch tăng lên dẫn đến khả năng chuyển khối thấp, nhu cầu oxy
giảm. Ngược lại, ở TN2, sự thành tạo các viên nấm cho thấy lợi ích của quá trình cấy
trước đó là dễ dàng thu sinh khối sau lên men. Điều này phù hợp với những nghiên cứu
trước về hình dạng các khối nấm trong điều kiện phát triển [6].
3.4.2. Ảnh hưởng của tốc độ sục khí
Bể phản ứng hoạt động ở chế độ sục khí lần lượt 3 l/phút (TN3), 4 l/phút (TN2)
và 5 l/phút (TN4). Kết quả vận hành cho thấy, tốc độ khí 4 l/phút cho khả năng loại
COD cao nhất sau lên men 96 giờ (88%). Tốc độ sục khí 5 l/phút có hiệu quả xử lý cao
hơn các tốc độ sục khí khác sau 24 giờ đầu nhưng sau thấp dần. Điều này có thể lý giải
là do nguồn dinh dưỡng cạn kiệt dần theo thời gian nên cường độ sợi nấm yếu cùng với
tốc độc sục khí càng cao, lực phân cắt các sợi nấm mạnh, bẻ gẫy các viên nấm tạo thành
các sợi nấm tự do làm tăng độ nhớt trong bể. Trong khi đó, ở chế độ sục khí TN4 (3
l/phút), các viên nấm tạo thành lớn hơn nhiều. Với tốc độ sục khí thấp đồng thời hình
thể viên nấm to làm cho oxy không xâm nhập được vào trong lõi, tạo môi trường kỵ khí
trong lòng viên nấm. Tuy nhiên, hiệu suất loại TC giữa các thí nghiệm thu được là khá
tương đồng.

Hình 5. Hiệu suất loại COD của A. oryzae IFO 30113 ở các điều kiện sục khí khác nhau
A
B

HPO
4
) 75 76 0,94
TN6 (KNO
3
) 74 79 1,08
Hệ số chuyển sinh khối của TN6 gần như gấp đôi hệ số chuyển sinh khối của
TN2. Điều này rất thuận lợi cho việc thu sinh khối và tận dụng các sản phẩm từ sinh
khối. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý của quá trình chỉ tăng 5%, điều này được hiểu là nguồn
dinh dưỡng trong thời gian lên men này (72h) đáp ứng được quá trình sinh trưởng phát
triển của nấm còn việc loại COD và TC có thể tăng lên nếu thời gian xử lý dài hơn.
4. Kết luận
Nguồn nước thải sau công đoạn chiết tinh bột sắn chứa hàm lượng lớn các chất
hữu cơ và chất rắn lơ lửng, đồng thời, có môi trường axit nhẹ. Đây là môi trường thuận
lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của các chủng vi nấm. Qua quá trình khảo sát cho
thấy cả 7 chủng nấm đều có khả năng giảm thiểu các chất ô nhiễm (loại COD đạt 84 –
90%, TC đạt 87 – 91% sau 4 ngày lên men). Chủng nấm Aspergillus oryzae IFO30113
có khả năng loại các chất hữu cơ cao (loại COD, TC 90%) và hoạt tính enzym cao nhất
(0,96 – 0,97). Trong hệ thống phản ứng kiểu nâng khí, chủng nấm Aspergillus oryzae
IFO30113 phát triển có khả năng tạo các viên nấm. Quá trình cấy trước hay cấy trực
tiếp đều cho hiệu suất loại COD tương đương. Tốc độ sục khí tối ưu là 4 l/phút, sục khí
cao hơn hay thấp hơn đều có ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của quá trình. Việc bổ sung
thêm vào môi trường nước thải các chất dinh dưỡng nitơ, phốt pho đã làm tăng hiệu quả
xử lý và thu được lượng lớn sinh khối. 235

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. APHA, AWWA, WPCF, Standard Methods for the Examination of Water and

2
Hue University
Abstract. The capacity for treating waste water from tapioca processing by 7
strains of filamentous ascomycete fungus was evaluated in this report. In
fermentation aerated by shaking conditions, Aspergillus oryzae IFO30113 could
reduce by more than 90% of COD and TC. In addition, the enzymatic activity of
this strain was the highest. The addition of nutrients (N, P) substantially led to the
achievement of higher removal of COD and TC. In application of Aspergillus
oryzae IFO30113 into an air-lift bioreactor, some conditions such as inoculum
types, aeration, added nutrition source were changed. The results showed that the
process not only reduces a large amount of COD (75 – 80%) and TC (75 – 80%),
but also collected a great deal of biomass.
Keywords: fermentation, microfungi, tapioca processing wastewater.