Nghiên cứu khả năng xử lý phosphate của vi khuẩn Bacillus subtilus phân lập từ nguồn nước thải chế biến thủy sản

uyễn Khánh Hoàng, Nguyễn Hoàng Mỹ, Lê Hùng Anh 
90 
2.3.2. Thí nghiệm khảo sát khả năng xử lý chỉ tiêu môi trường 
Thí nghiệm khảo sát khả năng xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm môi trường P được tiến hành trên 
mô hình với nước thải nhiễm mặn giả định có chứa hàm lượng PO43- 100 ppm; NO3- 100 ppm 
với mật độ VSV/mL đã được chọn dựa trên nghiên cứu xác định mật độ. Mẫu nước được thu 
nhận phân tích hàm lượng P tại các thời điểm 0 giờ, 24 giờ và 48 giờ. 
Thử nghiệm phối hợp các chủng vi khuẩn chịu mặn phân lập từ nguồn nước thải nhiễm 
mặn cũng được tiến hành theo cách thức tương tự với mật độ vi sinh vật thích hợp nhằm đánh 
giá khả năng xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm của hỗn hợp vi sinh vật. 
2.3.3. So sánh khả năng xử lý PO4
3- với một số chế phẩm thương mại 
3 chế phẩm thương mại hóa cùng mục đích được lựa chọn tiến hành thử nghiệm trên mô 
hình nhằm đối sánh hiệu quả. Các chế phẩm được sử dụng gồm: Eco CleanTM; Jumbo-A® và 
Bio-EM. 
Hình 2. Chế phẩm sinh học sử dụng trong thử nghiệm đối sánh 
Thí nghiệm với lượng chế phẩm theo khuyến cáo của nhà cung cấp và hỗn hợp 5 chủng vi 
khuẩn chịu mặn với mật độ 103 vi sinh vật/mL được tiến hành nhằm so sánh hiệu quả xử lý. Thí 
nghiệm được bố trí với nước thải nhiễm mặn thu nhận tại Cảng cá Vàm Láng - Tiền Giang. Thử 
nghiệm bố trí với 4 ngăn có bổ sung chế phẩm và 1 ngăn mẫu trắng không bổ sung chế phẩm trong 
mô hình hiếu khí. Các thông số PO43- được phân tích tại các thời điểm 0 giờ, 24 giờ và 48 giờ. 
2.4. Xử lý dữ liệu thí nghiệm 
Các số liệu thu thập được tập hợp và xử lý thống kê bằng phần mềm Exel và SPSS được 
sử dụng để xác định tính đồng nhất của phương sai, sau đó xác định sự sai khác các giá trị 
trung bình giữa các thí nghiệm với giá trị p 0,05 hoặc 
Tamhane khi Sig<0,05. 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Khảo sát mật độ vi sinh vật 
Thí nghiệm xác định mật độ vi sinh vật thích hợp được tiến hành nhằm lựa chọn mật độ 
vi sinh vật phù hợp để tiến hành các thí nghiệm khảo sát tiếp theo. Chỉ tiêu độ mặn trong mẫu 
nước được xác định với giá trị 0,6-0,7% bằng cách bổ sung NaCL. Kết quả khảo sát sau 48 
giờ cho thấy khả năng chuyển hóa P của Bacillus subtilus ở các mật độ khác nhau có sự khác 
biệt. Khi so sánh giá trị trung bình tại các thời điểm của 2 nghiệm thức, mật độ vi sinh vật đều 
có giá trị thống kê trong khoảng thời gian từ 0 giờ đến 24 giờ. 
Nghiên cứu khả năng xử lý phosphate của vi khuẩn Bacillus subtilus phân lập từ nguồn... 
91 
Bảng 1. Hàm lượng và hiệu quả xử lý phosphate các nghiệm thức mật độ theo thời gian 
Nghiệm thức Mật độ 
(VSV/mL) 
Hàm lượng PO43-(ppm) Hiệu quả xử lý H (%) 
C0 giờ C24 giờ C48 giờ H(0 giờ) H(24 giờ) H(48 giờ) 
Đối chứng 0 142,30b 101,54a 100,93a 100b 28,64a 29,08a 
NT1 102 135,81b 71,39a 72,80a 100b 47,43a 46,39a 
NT2 103 131,60b 70,02a 78,90a 100b 46,79a 40,05a 
Các chữ a,b thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo thời gian. 
Kết quả cũng cho thấy khả năng chuyển hóa phosphate của vi khuẩn bổ sung vào thí 
nghiệm ở cả 2 nồng độ 102 và 103 VSV/mL đều cao hơn so với nghiệm thức không bổ sung vi 
sinh vật. Quá trình chuyển hóa phosphate xảy ra chủ yếu trong khoảng thời gian 24 giờ kể từ 
khi tiến hành thí nghiệm; tại thời điểm 48 giờ tất cả các nghiệm thức bổ sung vi sinh vật đều 
có xu hướng giảm ngoại trừ nghiệm thức không bổ sung vi sinh vật. 
Đường chuyển hóa phosphate của vi sinh vật ở các mật độ khác nhau thể hiện trong Hình 3 
cho thấy với mật độ vi khuẩn 103/mL đã xuất hiện điểm quay đầu rõ ràng hơn so với mật độ 
102/mL. 
Hình 3. Đường chuyển hóa phosphate theo thời gian ở các mật độ vi sinh vật khác nhau 
Kết quả khảo sát cho thấy rằng mật độ vi sinh vật 103/mL và thời gian 48 giờ phù hợp để 
tiến hành khảo sát bởi đảm bảo các yếu tố thời gian và kinh tế. 
3.2. Khảo sát nồng độ chất dinh dưỡng thích hợp 
Với mục đích xác định khoảng nồng độ thích hợp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của vi 
sinh vật chịu mặn, thí nghiệm với mật độ 103 vi sinh vật/mL được tiến hành với nước thải giả 
định có chứa hàm lượng PO43- theo bố trí tiến hành thí nghiệm với 6 hàm lượng PO43- được ký 
hiệu từ NT1 đến NT6, kết quả khảo sát sau 48 giờ được thể hiện trong Bảng 2. 
Kết quả khảo sát cho thấy, hiệu quả xử lý PO43- đạt trên 50% ở khoảng nồng độ từ 20 ppm 
trở lên. Tuy nhiên, khi khảo sát ở nồng độ trên 130 ppm hiệu xuất xử lý đạt dưới 50% (Hình 4) 
kết quả khảo sát khá phù hợp với công bố của các nghiên cứu vì khả năng tích lũy P của vi 
khuẩn không cao [13]. Kết quả cũng cho thấy rằng ở hàm lượng dưới 10 ppm hiệu quả xử lý 
khá thấp, điều này có thể được giải thích bởi sự cạn kiệt chất dinh dưỡng cần thiết để vi sinh 
vật phát triển. 
Nguyễn Khánh Hoàng, Nguyễn Hoàng Mỹ, Lê Hùng Anh 
92 
Bảng 2. Khảo nghiệm hiệu quả xử lý phosphate trong nước nhiễm mặn ở các nồng độ khác nhau 
Nghiệm thức C0(ppm) C24(ppm) %Htest 24 %HBL 24 C48(ppm) %Htest 48 %HBL 48 
NT1 5,29b 7,06a 0,00 0,00 7,85a 0,00 0,00 
NT2 12,31b 11,02a 10,46 2,24 12,18a 1,07 -3,85 
NT3 21,94b 9,70a 55,81 51,52 9,66a 56,00 59,17 
NT4 23,32b 9,94a 57,39 55,85 9,55a 59,05 78,66 
NT5 24,07b 10,11a 58,00 57,33 10,22a 57,54 58,44 
NT6 131,6b 70,02a 46,79 36,61 78,91a 40,04 32,82 
Các chữ a,b thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo thời gian. 
NT: Nghiệm thức; C0, C24, C48: Hàm lượng PO43- tại các thời điểm 0 giờ, 24 giờ và 48 giờ; 
%Htest: Hiệu suất xử lý (%) thử nghiệm của vi khuẩn chịu mặn; %HBL: Hiệu suất xử lý (%) của 
mẫu đối chứng không có vi khuẩn chịu mặn. 
Hình 4. Tương quan hiệu quả chuyển hóa PO43- của vi khuẩn 
phân lập từ nước thải nhiễm mặn ở các nồng độ khác nhau 
Hiệu quả xử lý hầu hết phosphate chỉ có thể đạt được trong điều kiện hàm lượng từ 6-18 ppm 
với một số chủng vi khuẩn thuộc nhóm Bacillus [14]. Kết quả khảo sát cho thấy, khả năng xử 
lý phosphate đạt hiệu quả trên 50% phù hợp ở nồng độ từ 20 đến 100 ppm trong điều kiện hiếu 
khí và thời gian xử lý 48 giờ. Vì thế, nếu nguồn thải có hàm lượng phosphate cao cần phải có 
giải pháp pha loãng phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý. 
3.3. Khảo sát khả năng xử lý PO43- của vi khuẩn chịu mặn 
Các chủng vi khuẩn chịu mặn được khảo sát khả năng xử lý PO43- trong điều kiện hiếu 
khí và theo dõi trong khoảng thời gian 48 giờ nhằm đánh giá khả năng của từng chủng vi 
khuẩn. Kết quả khảo sát (Bảng 3) cho thấy khả năng xử lý PO43- của tất cả các chủng vi khuẩn 
đều cao hơn so với nghiệm thức đối chứng và sự khác biệt giá trị trung bình đều mang ý nghĩa 
thống kê trong khoảng thời gian 24 giờ khi phân tích Tukey. 
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00
H
iệ
u
 s
u
ất
 x
ử
lý
(%
)
Nồng độ PO4
3- ppm
Hiệu quả theo nồng độ PO4
3-
Hiệu quả
Nghiên cứu khả năng xử lý phosphate của vi khuẩn Bacillus subtilus phân lập từ nguồn... 
93 
Bảng 3. Khả năng xử lý PO43- của các vi sinh vật chịu mặn 
Mẫu 
Hàm lượng PO43- (ppm) 
0 giờ 24 giờ 48 giờ 
Đối chứng 136,96b 97,47a 100,22a 
A 131,60b 70,02a 78,91a 
B 134,23b 90,79a 91,30a 
C 133,50b 92,09a 102,69a 
D 132,25b 84,58a 81,64a 
E 134,75b 76,44a 79,03a 
Các chữ a,b thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo thời gian. 
Kết quả thực nghiệm cho thấy khả năng xử lý của 5 chủng vi sinh vật đều cao hơn mẫu 
đối chứng và đạt hiệu quả trên 50% sau 48 giờ, trong khi mẫu đối chứng chỉ xử lý được 
26,74%. Các kết quả trên cho thấy hầu hết các mẫu nước có bổ sung vi sinh vật chịu mặn đều 
có khả năng xử lý PO43- và cho thấy khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải nhiễm mặn chứa 
P với khoảng nồng độ phù hợp. 
3.4. So sánh khả năng xử lý của hỗn hợp vi khuẩn với các chế phẩm có mặt trên thị trường 
3 chế phẩm sinh học xử lý nước thải nhiễm mặn Bio-EM, Jumbo-A® và EcoCleanTM được 
sử dụng trong thử nghiệm đối chứng với hỗn hợp vi sinh vật chịu mặn phân lập trong nghiên 
cứu này nhằm đánh giá khả năng áp dụng. Kết quả khảo nghiệm sau 24 giờ và 48 giờ thể hiện 
trong Hình 5. 
Hình 5. Hiệu quả chuyển hóa phosphate của chế phẩm và hỗn hợp vi khuẩn chịu mặn 
Sau 24 giờ, mẫu hỗn hợp các chủng vi sinh vật cho kết quả xử lý nhanh hơn so với các 
chế phẩm có thể do nguyên nhân vi sinh vật trong các chế phẩm cần có thời gian kích hoạt và 
thích nghi trong khi đó nghiệm thức hỗn hợp vi sinh vật đã sẵn sàng vào giai đoạn thích nghi. 
Sau 48 giờ, hiệu quả xử lý của tất cả các nghiệm thức đều tương đương nhau và đạt trên 50%. 
Hiệu quả xử lý của các nghiệm thức cho thấy, hiện tượng giảm trong khoảng thời gian từ 24 
giờ đến 48 giờ có thể được giải thích bởi sự cạn kiệt chất dinh dưỡng so với thời điểm ban đầu 
nên xảy ra hiện tượng cạnh tranh về nguồn thức ăn. Các chủng có sự cạnh tranh thấp sẽ làm 
ảnh hưởng đến sinh khối và từ đó làm giảm hiệu quả xử lý chúng. 
58,76 52,44 52,18 49,89
0
20
40
60
80
100
H% 24 giờ
H
%
Hiệu quả xử lý PO4
3- (%)
Hỗn hợp BIO-EM Jumbo-A EcoClean 102
61,54 61,82 63,07 59,38
0
20
40
60
80
100
H% 48 giờ
Hiệu quả xử lý PO4
3- (%)
Hỗn hợp BIO-EM Jumbo-A EcoClean 102
Nguyễn Khánh Hoàng, Nguyễn Hoàng Mỹ, Lê Hùng Anh 
94 
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
Ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong quá trình sản xuất và nuôi trồng thủy sản ngày 
càng được quan tâm. Kết quả nghiên cứu đã tiến hành đánh giá khả năng xử lý PO43- có trong 
nước thải nhiễm mặn của các chủng vi khuẩn Bacillus phân lập từ nước thải chế biến thủy sản 
nhiễm mặn sau khi khảo sát các yếu tố kỹ thuật như mật độ vi sinh vật và hàm lượng cơ chất 
trên mô hình hiếu khí ở quy mô phòng thí nghiệm. Nghiên cứu cũng cho thấy khả năng xử lý 
PO43- của hỗn hợp vi khuẩn Bacillus tương đương với các chế phẩm hiện có trên thị trường. 
Để có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu nhằm tạo chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải nuôi 
thủy sản nước mặn cần phải tiếp tục nghiên cứu thêm nhằm đưa ra kết quả một cách toàn diện 
và có nhiều sự lựa chọn chính xác và hiệu quả xử lý cao. 
Lời cảm ơn: Nhóm tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tích cực của Ban quản lý Cảng cá 
Vàm Láng - Tiền Giang đã tạo điều kiện trong quá trình thu mẫu nước. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Bộ Khoa học và Công nghệ - Khoa học và công nghệ phục vụ phát triển ngành nuôi 
tôm trong điều kiện xâm nhập mặn, Tài liệu Hội thảo khoa học, Hà Nội (2016). 
2. Thanh Thủy - Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL): Giải pháp bảo vệ môi trường 
nuôi trồng thủy sản, Tổng cục Thủy sản (2018). 
3. Helge Larsen - Halophilic and halotolerant microorganisms - an overview and 
historical perspective, FEMS Microbiology Reviews 2 (1-2) (1986) 3-7. 
4. Kubo M., Hiroe J., Murakami M., Fukami H., Tachiki T. - Treatment of hypersaline- 
containing wastewater with salt-tolerant microorganisms, Journal of Bioscience and 
Bioengineering 91 (2) (2001) 222-224. 
5. Zhang X., Gao J., Zhao F., Zhao Y., Li Z. Characterization of a salt-tolerant bacterium 
Bacillus sp. from a membrane bioreactor for saline wastewater treatment, Journal of 
Environmental Sciences 26 (6) (2014) 1369-1374. 
6. Xiao Y., Roberts D.J. - A review of anaerobic treatment of saline wastewater, 
Environment Technology 31 (8-9) (2010) 1025-1043. 
7. Kargi F., Dinçer A.R. - Use of halophilic bacteria in biological treatment of saline 
wastewater by fed-batch operation, Water Environment Research 72 (2) (2000) 170-174. 
8. Lê Thanh Huyền, Đào Thị Ánh Tuyết, Đỗ Mạnh Hảo - Một số đặc điểm sinh học của 
chủng vi khuẩn ôxy hoá ammonium phân lập từ vùng ven biển Hải Phòng, Tạp chí 
Khoa học và Công nghệ Biển 14 (3A) (2014) 152-158. 
9. Trần Minh Chí, Mà Song Nguyễn - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sinh để xử lý 
nước thải hữu cơ nhiễm mặn, Viện Khoa học Công nghệ Quân sự (2015). 
10. Hillenkamp F., Karas M., Beavis R.C., Chait B.T. - Matrix-assisted laser desorption/ 
ionization mass spectrometry of biopolymers, Analytical Chemistry 63 (24) (1991) 
1193A-1203A. 
11. Clinical and Laboratory Standards Institute - Methods for dilution antimicrobial 
susceptibility tests for bacteria that grow aerobically; Approved Standard - 9th edition, 
CLSI document M07-A9 32 (2) (2012). 
12. Eaton A.D., Clesceri L.S., Greenberg A.E., Franson M.A.H. - Standard methods for 
examination of water and wastewater, 18th Edition, Washington, USA: American 
Public Healh Association (1992). 
Nghiên cứu khả năng xử lý phosphate của vi khuẩn Bacillus subtilus phân lập từ nguồn... 
95 
13. Bao L.L., Li D., Li X.K., Huang R.X., Zhang J., LV Yang, Xia G.Q. - Phosphorus 
accumulation by bacteria isolated from a continuous-flow two-sludge system, Journal 
of Environmental Sciences 19 (2007) 391-395. 
14. Nguyễn Quang Huy, Ngô Thị Kim Toán - Khả năng tích lũy photpho và tạo biofilm 
của chủng Bacillus licheniformis A4.2 phân lập tại Việt Nam, Tạp chí Khoa học 
ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 30 (1) (2014) 43-50. 
ABSTRACT 
STUDY ON PHOSPHATE REMOVAL ABILITY OF Bacillus subtilus 
ISOLATED FROM SEAFOOD PROCESSING WASTEWATER 
Nguyen Khanh Hoang*, Nguyen Hoang My, Le Hung Anh 
Industrial University of Ho Chi Minh City 
*Email: nguyenkhanhhoang@iuh.edu.vn 
With the purpose of investigating the phosphate removal ability of Bacillus subtilus 
isolated from fish processing wastewater, five bacterial strains were selected for experiments 
to determine the density of microorganisms, the suitable phosphate concentration range, and 
phosphate treatment efficiency comparing with products on the market under aerobic 
conditions. The results showed that the phosphate treatment ability of the bacteria strains was 
more than 50% effective with a density of 103 microorganisms/mL; phosphate concentration 
in the range of 10-100 ppm and in aerobic conditions. The processing ability of the mixture of 
bacteria strains has similar results compared with products on the market (Bio-Em, 
EcocleanTM, Jumpo AR). 
Keywords: Bacillus subtilus, phosphate, seafood processing wastewater.