TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
HUỲNH VĂN TIỀN
MSHV: 62031104

ĐA DẠNG DI TRUYỀN VI KHUẨN
TỔNG HỢP CHẤT KẾT TỤ SINH HỌC
VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI SAU
BIOGAS CỦA TRẠI CHĂN NUÔI HEO
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH VI SINH VẬT HỌC
2015

PGS. TS. NGÔ THỊ PHƢƠNG DUNG

2015

i
LỜI CẢM TẠ Tôi xin chân thành cảm ơn:

PGS.TS. Trương Trọng Ngôn, GS.TS. Cao Ngọc Điệp, PGS. TS.
Hà Thanh Toàn và PGS. TS. Ngô Thị Phương Dung đã dành thời gian
quý báu tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn
thành luận án

Quý Thầy Cô giảng dạy chương trình nghiên cứu sinh chuyên ngành Vi
sinh vật học, trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt cho tôi những kiến thức
quý báu trong thời gian học tập.

Cán bộ phòng thí nghiệm Vi Sinh Vật và Sinh học Phân tử của Viện
Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, trường Đại học Cần Thơ đã
tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án.

Cám ơn gia đình và tất cả bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt

Thị Phương Dung. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung
thực, chưa từng được công bố riêng lẻ bởi tác giả khác trong bất kỳ công
trình nào trước đây.

Người hướng dẫn khoa học PGS. TS. TRƢƠNG TRỌNG NGÔN PGS. TS. NGÔ THỊ PHƢƠNG DUNG
Tác giả luận văn HUỲNH VĂN TIỀN

iii
MỤC LỤC

2.3.4 Ứng dụng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học xử lý nước
thải 29

iv
2.3.5 Quy trình ứng dụng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học
trong xử lý nước thải 31
Chƣơng 3: Phƣơng pháp nghiên cứu 33
3.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 33
3.1.1 Thời gian 33
3.1.2 Địa điểm 33
3.1.3 Vật liệu 33
3.1.4 Thiết bị 34
3.1.4 Hóa chất 34
3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 35
3.2.1 Chuẩn bị mẫu 35
3.2.2 Phân lập và làm thuần 36
3.2.3 Phân tích và xử lý số liệu 38
3.3 Nội dung nghiên cứu 38
3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 38
3.3.2 Phân lập và tuyển chọn các dòng vi khuẩn tổng hợp chất kế tụ
sinh học 40
3.3.3 Nhận diện vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học bằng sinh
học phân tử 41
3.3.4 Phân tích các chỉ số đa dạng di truyền dựa trên trình tự 16S
rRNA 46
3.3.5 Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp chất
kết tụ sinh học của hai chủng vi khuẩn được tuyển chọn 47

4.5 Phân tích đa dạng di truyền các chủng vi khuẩn tổng hợp chất
kết tụ sinh học 74
4.5.1 Đa dạng về chủng giữa của các loài vi khuẩn tổng hợp chất
kết tụ sinh học dựa vào chỉ số Shannon 76
4.5.2 Đa dạng di truyền các chủng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học 77
4.6 Xác định các điều kiện tối ƣu cho khả năng tổng hợp chất kết
tụ sinh học của chủng vi khuẩn Bacillus megaterium LA51P
(protein) và chủng vi khuẩn Bacillus aryabhattai KG12S
(polysaccharide) 91
4.6.1 Mối tương quan giữa thời gian nuôi ủ, tỷ lệ kết tụ và mật độ
vi khuẩn 91
4.6.2 Nhiệt độ nuôi ủ 93
4.6.3 Giá trị pH 94
4.6.4 Sự tương tác giữa các điều kiện nuôi sinh khối về thời gian,
pH và nhiệt độ của hai chủng vi khuẩn 97
4.6.5 Nguồn carbon, nguồn nitrogen và khoáng vô cơ 101
4.6.6 Xác định ảnh hưởng tương tác của 3 yếu tố dinh dưỡng đến
hiệu quả kết tụ sinh học 102
4.6.7 Ion kim loại bổ sung 106
4.6.8 Nồng độ dịch vi khuẩn bổ sung 108
4.6.9 Mối tương quan giữa thời gian nuôi cấy, mật số vi khuẩn và
tỷ lệ kết tụ của 2 chủng vi khuẩn sau khi tối ưu 109
4.6.10 Kết quả sử dụng các điều kiện tối ưu của hai chủng vi khuẩn
protein 110

vi

122
Chƣơng 5: Kết luận và đề xuất 125
5.1 Kết luận 125
5.2 Đề xuất 126
Tài liệu tham khảo 127
Phụ lục 145

vii
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Chất kết tụ sinh học được tổng hợp từ các chủng vi khuẩn
khác nhau từ năm 2007 – 2013 16
Bảng 2.2 Một số môi trường phân lập vi khuẩn sản xuất chất kết tụ
sinh học 19
Bảng 2.3 Một số cặp mồi sử dụng để nhận diện vi khuẩn tổng hợp chất
kết tụ sinh học 20
Bảng 2.4 Ảnh hưởng của nguồn carbon, nitrogen đến hiệu quả tổng
hợp chất kết tụ sinh học đến vi khuẩn Klebsiella sp. 26
Bảng 2.5 Ảnh hưởng của nguồn carbon, nitrogen và khoáng vô cơ đến
hiệu quả tổng hợp chất kết tụ sinh học đến vi khuẩn Serratia
fiacria 27
Bảng 2.6 Ảnh hưởng của các ion kim loại đến sự kết tụ của các vi sinh
vật tổng hợp chất kết tụ sinh học 27
Bảng 2.7 Liều lượng của các vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học
khác nhau cho tỷ lệ kết tụ (%) ở dung dịch kaolin 29
Bảng 2.8 Ảnh hưởng của liều lượng, nhiệt độ và pH lên khả năng kết
tụ của chất kết tụ M-1 29
Bảng 2.9 Kết quả xử lý nước thải tinh bột bởi các nhân tố kết tụ 30

Bảng 4.2 Các dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học protein có
tỷ lệ kết tụ sinh học cao ở các tỉnh ĐBSCL 59
Bảng 4.3 Các dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học polysaccharide
có tỷ lệ kết tụ sinh học cao ở các tỉnh ĐBSCL 60
Bảng 4.4 Đặc điểm sinh học của 18 dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết
tụ sinh học protein 62
Bảng 4.5 Kết quả so sánh trình tự 16S rRNA của 18 dòng vi khuẩn với
các dòng vi khuẩn trên ngân hàng gene 64
Bảng 4.6 Kết quả định danh 18 dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học protein 67
Bảng 4.7 Đặc điểm sinh học của 16 dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết
tụ sinh học polysaccharide 69
Bảng 4.8 Kết quả so sánh trình tự 16S rRNA của 16 dòng vi khuẩn so
với các dòng vi khuẩn trên ngân hàng gene 71
Bảng 4.9 Kết quả định danh 16 dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học polysaccharide 73
Bảng 4.10 Kết quả định danh các chủng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học dựa trên cây phả hệ mối quan hệ di truyền 75
Bảng 4.11 Chỉ số đa dạng giữa các loài trong quần thể vi khuẩn tổng
hợp chất kết tụ sinh học 76
Bảng 4.12 Chỉ số đa dạng giữa các chủng trong quần thể vi khuẩn
tổng hợp chất kết tụ sinh học 77
Bảng 4.13 Giá trị Pi và Theta ở 2 nhóm vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học 83
Bảng 4.14 Các giá trị về chỉ số haplotypes của 2 nhóm vi khuẩn 85
Bảng 4.15 Giá trị Pi và Theta ở 2 nhóm vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học Bacillus megaterium và Bacillus aryabhattai 87
Bảng 4.16 Các giá trị về chỉ số haplotypes của 2 nhóm vi khuẩn tổng
hợp chất kết tụ sinh học Bacillus megaterium và Bacillus
aryabhattai 88

+ KH
2
PO
4
đến tỷ lệ kết tụ sinh học 103
Bảng 4.26 Phương trình hồi quy nhiều biến về mối tương quan của 3
nhân tố dinh dưởng của chủng vi khuẩn Bacillus
megaterium LA51P 105
Bảng 4.27 Phương trình hồi quy nhiều biến về mối tương quan của 3
nhân tố dinh dưởng của chủng vi khuẩn Bacillus aryhadtai
KG12S 106
Bảng 4.28 Mối tương quan giữa thời gian nuôi cấy, mật số tế bào của
hai chủng vi khuẩn sau khi tối ưu 110
Bảng 4.29 Tỷ lệ kết tụ kaolin của các chủng vi khuẩn có bản chất
protein ở điều kiện tối ưu 111
Bảng 4.30 Tỷ lệ kết tụ kaolin của các chủng vi khuẩn có bản chất
polysaccharide ở điều kiện tối ưu 112
Bảng 4.31 Đặc điểm sinh hóa 2 chủng vi khuẩn cho tỷ lệ kết tụ sin học
cao ở 2 môi trường phân lập 113
Bảng 4.32 Kết quả phân lập các dòng vi khuẩn từ các mẫu chất thải
sau biogas của các trại chăn nuôi heo 116
Bảng 4.33 Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas của các
chủng vi khuẩn ở thể tích 10 lít 120
Bảng 4.34 Kết quả phân tích các chỉ tiêu hiệu suất xử lý chất thải sau
hệ thống biogas chuồng trại chăn nuôi heo ở thể tích 100 lít 121
Bảng 4.35 Kết quả phân tích các chỉ tiêu hiệu suất xử lý chất thải sau
hệ thống biogas chuồng trại chăn nuôi heo ở thể tích 1 m
3
122
Bảng 4.36 Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong nước thải sau hệ thống

Hình 3.4 Tóm tắt các bước nhận diện vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học bằng kỹ thuật sinh học phân tử 41
Hình 3.5 Chu kỳ gia nhiệt (thực hiện phản ứng PCR) 43
Hình 3.6 Phương pháp xác định tỷ lệ kết tụ sinh học bằng dung dịch
kaolin 48
Hình 4.1 Hình dạng khuẩn lạc của vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh
học 57
Hình 4.2 Khuẩn lạc của dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học
protein 61
Hình 4.3 Cây phả hệ mối quan hệ di truyền các dòng vi khuẩn tổng
hợp chất kết tụ sinh học protein 65
Hình 4.4 Khuẩn lạc của dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học
polysaccharide 68
Hình 4.5 Cây phả hệ mối quan hệ di truyền các dòng vi khuẩn tổng
hợp chất kết tụ sinh học polysaccharide 72
Hình 4.6 Cây phả hệ mối quan hệ di truyền các chủng vi khuẩn tổng
hợp chất kết tụ sinh học 78

xi
Hình 4.7 Giá trị đa dạng nuleotide (Pi) biến đổi theo trình tự chuỗi
nucleotide 79
Hình 4.8 Cây phả hệ mối quan hệ di truyền các chủng vi khuẩn tổng
hợp chất kết tụ sinh học protein 81
Hình 4.9 Cây phả hệ mối quan hệ di truyền các chủng vi khuẩn tổng
hợp chất kết tụ sinh học polysaccharide 82
Hình 4.10 Biến đổi giá trị Pi ở các giá trị khác nhau theo trình tự chuỗi
nucleotide 18 chủng vi khuẩn tổng hợp Protein 84

Hình 4.23 Tỷ lệ kết tụ của dịch sinh khối vi khuẩn và chất kết tụ sinh
học của hai chủng vi khuẩn 115

xii
Hình 4.24 Mối quan hệ thuận giữa pH chất thải và số dòng vi khuẩn
tổng hợp chất kết tụ sinh học 117
Hình 4.25 Ảnh hưởng của các muối kim loại đến hiệu quả kết tụ sinh
học của các chủng vi khuẩn 118
Hình 4.26 Nghiệm thức phối hợp chất trợ lắng với dịch vi khuẩn 118
Hình 4.27 Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas ở thể
tích 8 lít 119
Hình 4.28 Thử nghiệm xử lý nước thải sau hệ thống biogas của trại
chăn nuôi heo 119
Hình 4.29 Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi heo biogas ở thể tích 1
m
3
122
Hình 4.30 Mô hình ứng dụng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học
xử lý nước thải sau biogas trại chăn nuôi heo 124
Hình 4.31 Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas ở thể
tích 40 m
3
124
Hình 4.32 Sơ đồ quy trình ứng dụng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học trong xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas 126
ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long
EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid
EPS Exopolysaccharides
FTIR Fourier Transform Infrared
GDP Gross Domestic Product
HPAM Anionic Polyacrylamide
ITS Internal Transcribed Spacer
LSD Least Significant Difference
MEGA Molecular Evolutionary Genetics Analysis
MPN Most probable number
NCBI National Center for Biotechnology Information
NC & PT Nghiên Cứu và Phát Triển
NCS Nghiên Cứu Sinh
Ngđ Ngày đêm
OD Optical Density
PAC Poly Aluminum Chloride
PAM Nonionic Polyacrylamide

xiv
PCR Polymerase Chain Reaction
PGA Poly-glutamic Acid
Pi Polymorphism in information
QCVN Quy Chuẩn Việt Nam
rDNA Ribosomal deoxyribonucleic acid
RNA Ribonucleic acid
rRNA Ribosomal ribonucleic acid
SBR Sequencing Batch Reactor

của trại chăn nuôi heo ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long; (ii) đánh giá đa
dạng di truyền các dòng vi khuẩn đã tuyển chọn; (iii) tiến hành tối ưu hóa điều
kiện tổng hợp chất kết tụ sinh học của 2 dòng vi khuẩn có tỷ lệ kết tụ sinh học
cao nhất, đặc trưng cho từng môi trường phân lập và ứng dụng xử lý nước thải
chăn nuôi heo sau biogas.
Kết quả phân lập được 221 dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học
trên 2 môi trường chọn lọc có tỷ lệ kết tụ từ 1,21 - 80,28%. Khảo sát 34 dòng
vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học được tuyển chọn, có tỷ lệ kết tụ từ
21,34 - 80,28% cho thấy đa số khuẩn lạc hình tròn, có bề mặt ướt và nhày
nhớt, tế bào vi khuẩn chủ yếu có dạng hình que, chuyển động và thuộc nhóm
Gram dương. Xây dựng cây phả hệ di truyền dựa vào trình tự gen 16S rRNA
bằng phương pháp Maximum-Likelihood, đánh giá đa dạng nucleotide thông
qua chỉ số đa hình trình tự nucleotide (Pi), đa hình chiều dài nucleotide (Theta)
và số Haplotype. Kết quả xác định mối quan hệ di truyền 18 dòng vi khuẩn
tổng hợp chất kết tụ sinh học protein, có 14/18 dòng vi khuẩn tương đồng 97-
99% với các chủng thuộc loài Bacillus megaterium; có 3/18 dòng vi khuẩn
tương đồng 98-99% với các chủng thuộc loài Bacillus aryabhattai; dòng vi
khuẩn còn lại tương đồng 100% với chủng thuộc chi Bacillus sp Qua khảo
sát 16 dòng vi khuẩn tổng hợp hợp chất kết tụ sinh học polysaccharide có
11/16 dòng vi khuẩn tương đồng với chi Bacillus; 3/16 dòng vi khuẩn tương
đồng với chi Klebsiella; 2/16 dòng vi khuẩn thuộc chi Sphingobacterium. Xác
định mối quan hệ di truyền các chủng vi khuẩn, có 24/34 chủng vi khuẩn
tương đồng 99-100% thuộc loài Bacillus megaterium và loài Bacillus
aryabhattai; 10/34 chủng tương đồng 98-100% thuộc loài Klebsiella
pneumoniae, Bacillus amyloliquefaciens và Sphingobacterium sp. và các chỉ
số đa dạng nucleotide giữa các chủng vi khuẩn này lần lượt là Pi = 0,090,
Theta = 0,156 và Haplotypes = 16. Từ các kết quả trên cho thấy sự đa dạng di
truyền của các chủng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học cũng như sự đa
dạng sinh học của vi khuẩn trong tự nhiên. Kết quả tối ưu điều kiện tổng hợp


4
(0,8%) cho tỷ lệ kết tụ 96,87% với dung
dịch kaolin sau 5 phút để lắng, bổ sung dung dịch CaCl
2
(0,1%) và 0,2% dịch
nuôi sinh khối vi khuẩn. Chất kết tụ sinh học được ly trích ở môi trường tối ưu
là 4,8g/l và tỷ lệ kết tụ với dung dịch kaolin tương đương với dịch vi khuẩn.
Ứng dụng 2 chủng vi khuẩn trong thử nghiệm hiệu suất xử lý nước thải
sau hệ thống biogas của trại chăn nuôi heo đều cho hiệu quả tốt, ở thể tích 40
m
3
các chỉ tiêu phân tích COD (< 75 mg/l), TSS (< 50 mg/l) và BOD (< 30
mg/l) đạt tiêu chuẩn A theo quy chuẩn QCVN_40/2011/BTNMT.
Từ khóa: Bacillus sp, đa dạng di truyền của vi khuẩn, kết tụ sinh học,
nước thải sau biogas, tỷ lệ kết tụ, vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học xvii
ABSTRACT
The thesis “Analysis genetic diversity of bioflocculant-producing
bacteria and its application in piggery wastewater treament after biogas system
in Mekong Delta” was carried out in the laboratory of Biotechnology Research
& Development Institute, Can Tho University and other laboratories, from
January, 2010 to August, 2014.
The objectives were (i) isolating and selecting some high flocculant
activity bacterial strains in piggery wastewater treament after biogas system in
Mekong Delta provinces; (ii) evaluating the genetic diversity among these

0.156 and number of haplotypes was 16. These results showed that genetic
diversity of bioflocculant-producing bacteria is as well as the biodiversity of
bacteria in the nature. The optimal conditions for the bioflocculant production
varied between two bacterial strains which were selected from selective
media: (1) Bacillus megaterium strain LA51P
reached to 95.78% after
124
hours cultivation with initial pH 5.7, cultivating temperature 29
o
C and the
optimal medium consisting of starch (0.85%), glutamate
(6.8%), CaCl
2

(0.75%) with kaolin solution after 5 minutes together with MgSO
4

(0.1%) and 0.2% inoculant (bacterial liquid). The maximal
bioflocculant production (4.9 g/l) was obtained in the optimal medium
and the
flocculant rate was the same as the broth. (2) Bacillus aryabhattai
strain KG12S
reached to
96.87%
after
122 hours cultivation at initial pH
5.9, cultivating temperature 29

Oxygen Demand [BOD] (< 30 mg/l).
Keywords: Bacillus sp., bioflocculant-producing bacteria, flocculation,
flocculating rate, genetic diversity of bacteria, piggery wastewater 1
Chƣơng 1: GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Ô nhiễm môi trường đang là vấn đề của toàn cầu và ngày càng trở nên
nghiêm trọng do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp và nông nghiệp bao
gồm trồng trọt và chăn nuôi. Đối với chăn nuôi ở dạng cơ sở hoặc hộ gia đình
thì các chất thải gây ô nhiễm môi trường có tác động trực tiếp đến cộng đồng,
làm giảm sức sống của vật nuôi từ đó dẫn đến hiệu quả chăn nuôi thấp. Theo
WHO (2005) cần phải có giải pháp làm môi trường chăn nuôi trở nên trong
sạch hơn, cần phải kiểm soát và xử lý chất thải nhằm giữ vững an toàn sinh
học và tăng cường sức sống của giống vật nuôi.
Biogas là một trong những hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi đặc biệt là
chăn nuôi heo. Biogas gồm một chuỗi các quá trình trong đó vi sinh vật có khả
năng phân hủy sinh học các hợp chất trong điều kiện thiếu oxy. Ở ĐBSCL,
biogas được áp dụng để xử lý nước thải chuồng trại chăn nuôi và tổng hợp khí
sinh học. Tuy nhiên, nước thải sau khi qua hệ thống xử lý biogas thì các chỉ số
COD, BOD, TSS… vẫn còn cao hơn so với mức quy định và có mùi khó chịu
gây ảnh hưởng đến khu vực lân cận (Phùng Đức Tiến, 2009).
Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện nhằm tìm ra những biện pháp cũng
như những kỹ thuật hữu hiệu để loại bỏ các chất ô nhiễm vô cơ hay hữu cơ
trong nước thải chăn nuôi heo một cách hiệu quả. Trong đó, giải pháp phân lập
những vi sinh vật có khả năng tổng hợp chất kết tụ sinh học để ứng dụng xử lý

xử lý nƣớc thải sau biogas của trại chăn nuôi heo ở ĐBSCL” sẽ góp phần
ứng dụng công nghệ sinh học vào thực tế cuộc sống và đẩy mạnh chăn nuôi
theo hướng phát triển bền vững. Tính mới của đề tài thể hiện ở nguồn phân lập
vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học và ứng dụng vào xử lý nước thải sau
biogas của trại chăn nuôi heo ở ĐBSCL.
1.2 Mục tiêu đề tài và nội dung nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu đề tài
Mục tiêu chính: Tuyển chọn được một số dòng vi khuẩn có khả năng
tổng hợp chất kết tụ sinh học với tỷ lệ kết tụ cao, đánh giá được mức độ đa
dạng di truyền giữa các dòng vi khuẩn tuyển chọn dựa trên trình tự nucleotide
16S rRNA và đánh giá được hiệu suất xử lý nước thải sau biogas từ chuồng
trại chăn nuôi heo.
Mục tiêu cụ thể: (1) Phân lập và tuyển chọn được một số dòng vi khuẩn
tổng hợp chất kết tụ sinh học trong nước thải sau hệ thống biogas của chuồng
trại chăn nuôi heo ở các tỉnh ĐBSCL; (2) Xác định được mối quan hệ di
truyền giữa các dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học cao dựa trên trình
tự 16S rRNA và xác định được các điều kiện tối ưu cho sự tổng hợp chất kết
tụ sinh học của dòng vi khuẩn được tuyển chọn để ứng dụng xử lý nước thải
sau hệ thống biogas; (3) Đánh giá được hiệu suất xử lý nước thải sau biogas từ
chuồng trại chăn nuôi heo của các chủng vi khuẩn ở điều kiện phòng thí
nghiệm và điều kiện thực tế.
1.2.2 Nội dung nghiên cứu
Phân lập vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học ở ĐBSCL dựa trên hình
dạng khuẩn lạc vi khuẩn.Tuyển chọn các dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học có tỷ lệ kết tụ cao ở các tỉnh ĐBSCL, đồng thời nhận diện vi khuẩn
dựa trên sự kết hợp phương pháp sinh hóa và phương pháp sinh học phân tử.
3

Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài làm nguồn tư liệu cho việc nghiên cứu và
giảng dạy về vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học bản địa phân lập từ hệ
thống nước thải sau biogas chuồng trại chăn nuôi heo ở ĐBSCL.
4
Sử dụng các chủng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ vào thử nghiệm ở thể
tích nước thải sau biogas ở 10 lít, 100 lít, 1 m
3
và cũng như ứng dụng trong xử
lý nước thải ở thể tích 40 m
3
.
1.5 Cơ sở lý luận và giả thuyết khoa học
ĐBSCL hiện đang phát triển mạnh ngành chăn nuôi heo nhưng chưa có
nghiên cứu nào cho thấy có sự hiện diện của vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ
sinh học trong chất thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas. Vì vậy, nghiên cứu
về vi khuẩn xử lý môi trường, đặc biệt là tìm hiểu về vi khuẩn tổng hợp chất
kết tụ sinh học bản địa để ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi heo sau hệ
thống biogas là cần thiết.
Ô nhiễm môi trường chăn nuôi ngày càng tăng và trở thành vấn đề khó
khăn cho xã hội cần phải giải quyết, đồng thời việc sử dụng các chất hóa học
xử lý môi trường không chỉ không đảm bảo phát triển chăn nuôi bền vững mà
còn ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế. Do đó, nghiên cứu và tuyển chọn các
dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học, có khả năng tổng hợp chất kết tụ
sinh học cao trong môi trường nuôi cấy với giá thành rẻ và ứng dụng xử lý
môi trường là hướng nghiên cứu cần thiết.
Môi trường phân lập vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học protein dựa

quả nghiêm trọng đối với môi trường (Nguyễn Xuân Trạch, 2009).
Vì vậy, xử lý chất thải chăn nuôi ngày càng được quan tâm hơn bởi các
cơ quan quản lý nhà nước, cộng đồng và chính những người chăn nuôi. Có
nhiều chương trình và dự án hợp tác quốc tế về xử lý chất thải chăn nuôi
nhưng cho đến nay chất thải chăn nuôi ở nước ta vẫn chưa được xử lý nhiều,
hoặc có xử lý nhưng công nghệ xử lý chưa đảm bảo về tiêu chuẩn bảo vệ môi
trường. Quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường trong chăn nuôi còn nhiều khó
khăn về các nguồn lực, sự phối hợp giữa các Bộ, Ngành liên quan và các cấp
quản lý địa phương nhằm triển khai công tác BVMT trong chăn nuôi vẫn chưa
đồng bộ.
2.1.1 Đặc điểm của nƣớc thải sau biogas chuồng trại chăn nuôi heo
Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi Việt Nam đã phát triển đáng
kể, tốc độ tăng trưởng bình quân giai đoạn 2001 - 2007 đạt 8,9% (Bùi Thục
Oanh, 2008). Lượng chất thải lỏng từ hoạt động chăn nuôi thải ra hàng năm
khoảng 80 triệu tấn chất thải rắn và hàng tỉ m
3
chất thải lỏng và việc xử lý chất
thải ở hầu hết các cơ sở chăn nuôi heo chỉ mới dừng lại ở mức sử dụng hệ
thống hầm biogas (Viện chăn nuôi, 2006), sau quá trình này các thành phần
gây ô nhiễm môi trường còn ở mức rất cao và cần phải được xử lý tiếp trước
khi có thể thải ra môi trường (Nguyễn Hoài Châu và Trần Mạnh Hải, 2010) cụ
thể: COD = 1251 đến khoảng 3397 mg/l; BOD = 783 đến khoảng 1339 mg/l;
P
total
= 57 đến khoảng 99 mg/l; N
total
= 205 đến khoảng 333 mg/l (Nguyễn
Hoài Châu, 2006) và theo kết quả phân tích nước thải chăn nuôi heo của
Phùng Đức Tiến (2009) cho thấy các chỉ tiêu đều vượt ngưỡng cho phép.
2.1.2 Quản lý chất thải chăn nuôi heo trên thế giới