Ứng dụng vi khuẩn Bacillus trong quy trình xử lý nước thải

Khám phá vai trò và ứng dụng nổi bật của vi khuẩn Bacillus trong xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Với khả năng phân hủy mạnh mẽ các hợp chất hữu cơ, giảm amoniac, ổn định hệ vi sinh và hạn chế bùn dư, Bacillus mang lại giải pháp sinh học hiệu quả và bền vững. Cùng Thiết bị ngành nước Song Phụng tìm hiểu chi tiết cơ chế hoạt động và tiềm năng ứng dụng của nhóm vi khuẩn này trong các hệ thống xử lý hiện đại.

Chủng vi khuẩn Bacillus trong xử lý nước thải là gì?

Vi khuẩn Bacillus là một chi vi khuẩn gram dương, có hình que hoặc trụ, thường hiếu khí hoặc tùy tiện hiếu khí/kỵ khí, được tìm thấy rộng rãi trong tự nhiên đặc biệt là môi trường nước và đất.

Bacillus có khả năng hình thành bào tử nội bào, hình thành bào tử ngủ đông trong điều kiện môi trường bất lợi giúp chúng tồn tại và chống chịu trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt như chịu nhiệt, hóa chất và ánh sáng mặt trời, từ đó có thể ngưng hoạt động trong nhiều năm và tái hoạt động khi điều kiện thuận lợi.

Vi khuẩn Bacillus có khả năng sinh tổng hợp enzyme ngoại bào mạnh mẽ, đặc biệt là protease (phân hủy protein), amylase (phân hủy tinh bột), lipase (phân hủy chất béo), cellulase (phân giải cellulose).

Đặc điểm và phân loại chủng vi khuẩn Bacillus 

Chủng vi khuẩn Bacillus rất đa dạng và hiện nay đã phát hiện lên đến 40 loài Bacillus mỗi loài có những đặc tính và ứng dụng riêng. Dưới đây là một số chủng Bacillus phổ biến và thường được ứng dụng:

• Bacillus coagulans: Là một loại vi khuẩn gram dương, kỵ khí tùy tiện, dương tính với Catalase, có khả năng hình thành bào tử và sinh axit lactic. Vi khuẩn này có kích thước khoảng 0,9 μm x 3,0–5,0 μm, có thể xuất hiện Gram âm khi bước vào giai đoạn tăng trưởng ổn định. Khả năng chịu nhiệt độ của chủng vi khuẩn Bacillus từ 35 đến 50 °C, trong đó nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển là 50 °C, pH tối ưu 5,5–6,5.
• Bacillus subtilis: Là trực khuẩn Gram dương, hình que, sống hiếu khí hoặc kỵ khí tùy nghi, có khả năng tạo nội bào tử giúp tồn tại lâu dài trong điều kiện khắc nghiệt. B. subtilis tiết nhiều enzyme như protease, amylase,… giúp phân giải chất hữu cơ mạnh. Chủng này được tìm thấy phổ biến trong đất, rơm, cỏ. Thường dùng trong xử lý nước thải sinh hoạt, thực phẩm và thủy sản.
• Bacillus licheniformis: Vi khuẩn Gram dương có khả năng chịu nhiệt tốt, phát triển tối ưu ở 50°C và tiết enzyme mạnh nhất ở 37°C. Chúng tồn tại được dưới dạng bào tử khi điều kiện môi trường không thuận lợi. Chủng này có khả năng tiết nhiều enzyme phân giải protein, chất béo. Ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp và kiểm soát vi khuẩn gây bệnh.
• Bacillus megaterium: Trực khuẩn lớn, Gram dương, sinh trưởng tốt trong môi trường đa dạng, kể cả nước thải có kim loại nặng. Có khả năng hấp thu kim loại, tạo enzyme và bào tử giúp chúng bền vững. Thường được dùng trong xử lý nước thải công nghiệp nặng. Ngoài ra, còn ứng dụng trong sản xuất enzyme công nghiệp.
• Bacillus clausii: Vi khuẩn hình que, hiếu khí, Gram dương, có khả năng tạo bào tử và kháng nhiều loại kháng sinh. Thường dùng làm probiotic trong y học, giúp ổn định hệ vi sinh vật đường ruột. Trong xử lý nước, được sử dụng để hỗ trợ cân bằng hệ vi sinh, đặc biệt ở môi trường pH dao động mạnh hoặc có tác nhân kháng khuẩn.
• Bacillus amyloliquefaciens: Vi khuẩn đất Gram dương, tạo bào tử, thường xuất hiện thành chuỗi tế bào dài. Có khả năng tiết enzyme amylase mạnh, phân giải tinh bột, cellulose, protein và các hợp chất hữu cơ phức tạp. Hiệu quả trong xử lý nước thải hữu cơ cao và giảm mầm bệnh trong ao nuôi thủy sản.

Bacilus amyloliquefaciens

Bacillus licheniformis

Bacillus subtilus

 

Chức năng xử lý nước thải của chủng vi khuẩn Bacillus 

Chức năng xử lý nước thải của chủng vi khuẩn Bacillus rất đa dạng và hiệu quả nhờ khả năng sinh tổng hợp các enzyme ngoại bào phân giải mạnh các hợp chất hữu cơ trong nước thải. Các chủng Bacillus phổ biến dùng trong xử lý nước thải gồm Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniformis và Bacillus subtilis.

• Phân giải chất hữu cơ phức tạp: Đây là một trong những chức năng nổi bật của các chủng Bacillus như B. subtilis, B. licheniformis, và B. amyloliquefaciens. Chúng có khả năng tiết ra nhiều loại enzyme ngoại bào mạnh mẽ như protease (phân hủy protein), amylase (phân hủy tinh bột) và lipase (phân hủy chất béo). Các enzyme này giúp chuyển hóa các hợp chất hữu cơ lớn, phức tạp thành các phân tử nhỏ hơn, dễ hòa tan và dễ tiêu hóa bởi vi sinh vật. Quá trình này góp phần quan trọng vào việc giảm đáng kể BOD và COD trong nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
• Loại bỏ hợp chất chứa Nitơ (Amoniac, Nitrit, Nitrat): Các chủng Bacillus như B. subtilis, B. licheniformis, và B. amyloliquefaciens đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý các hợp chất chứa Nitơ. Ngoài việc phân hủy protein và acid amin để giảm lượng amoniac ban đầu, một số chủng còn tham gia vào quá trình nitrat hóa (chuyển amoniac thành nitrat) và khử nitrat (chuyển nitrat thành khí nitơ bay hơi). Điều này giúp làm giảm đáng kể tổng lượng nitơ trong nước thải, hạn chế hiện tượng phú dưỡng và ô nhiễm nitơ cho nguồn tiếp nhận.
• Xử lý Photpho: Một số chủng Bacillus (đặc biệt là Bacillus megaterium) có khả năng hòa tan photphat và tích lũy photpho trong tế bào. Điều này giúp loại bỏ photpho ra khỏi nước thải, ngăn chặn sự phát triển quá mức của tảo và hiện tượng phú dưỡng.
• Phân hủy tinh bột và chất béo: Trong các hệ thống nước thải có nguồn gốc từ ngành thực phẩm, sản xuất bia rượu hay chế biến dầu mỡ, tinh bột và chất béo là hai thành phần phổ biến gây ô nhiễm nghiêm trọng. B. subtilis và B. amyloliquefaciens là hai chủng đặc biệt hiệu quả trong việc thủy phân tinh bột thành glucose nhờ enzyme α-amylase, và thủy phân chất béo thành glycerol và acid béo nhờ enzyme lipase. Nhờ đó, chúng giúp làm sạch hiệu quả nước thải chứa carbohydrate và dầu mỡ, tránh tắc nghẽn đường ống và hệ thống.
• Kiểm soát vi khuẩn gây bệnh và ổn định hệ sinh học: Bằng cách cạnh tranh dinh dưỡng, không gian sống và tiết ra các hợp chất kháng khuẩn (như peptide kháng khuẩn), chúng giúp kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh (ví dụ: E. coli, Salmonella) và các vi sinh vật sinh mùi khó chịu (như vi khuẩn sinh H₂S). Điều này giữ cho hệ vi sinh vật trong bể xử lý ổn định, an toàn và giảm thiểu mùi hôi phát sinh, đặc biệt hữu ích trong xử lý nước thải sinh hoạt và thủy sản.
• Giảm lượng bùn dư và cải thiện lắng: Các chủng như B. licheniformis và B. subtilis giúp tăng cường khả năng kết bông của các hạt lơ lửng, khiến bùn dễ lắng hơn trong bể lắng thứ cấp và hạn chế hiện tượng nổi bùn. Điều này không chỉ giúp hệ thống hoạt động ổn định hơn mà còn làm giảm đáng kể khối lượng bùn cần xử lý, tiết kiệm chi phí vận hành.

>>> Tìm đọc thêm: Vi khuẩn nitrat hóa là gì? Các lưu ý cần biết trước khi sử dụng

Men vi sinh xử lý nước thải Jumbo A và ứng dụng của chủng vi khuẩn Bacillus

Men vi sinh Jumbo A là chế phẩm sinh học cao cấp với công thức phối trộn đa chủng vi sinh vật và enzyme hoạt tính cao, giúp tối ưu hóa quá trình xử lý chất hữu cơ, kiểm soát khí độc và cải thiện rõ rệt chất lượng nước. Sản phẩm chứa các chủng vi khuẩn Bacillus điển hình như:

• Bacillus subtilis,
• Saccharomyces
• Nitrosomonas spp
• Nitrobacter spp
• Enzyme xúc tác mạnh mẽ

Với sự kết hợp của các chủng vi sinh vật có lợi và enzyme xúc tác mạnh, men vi sinh Jumbo A mang đến giải pháp xử lý sinh học toàn diện, phù hợp với nhiều lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng thực tế tiêu biểu:

• Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp: Phân hủy chất hữu cơ, giảm BOD, COD, khử mùi hôi và ổn định hệ vi sinh trong bể hiếu khí/kỵ khí.
• Nuôi trồng thủy sản (tôm, cá): Giảm khí độc (NH₃, NO₂⁻), xử lý đáy ao, phân hủy mùn bã, giúp môi trường nước ổn định và tăng sức đề kháng cho vật nuôi.
• Chăn nuôi gia súc, gia cầm: Ứng dụng trong xử lý nước thải chuồng trại, kiểm soát mùi, hạn chế vi khuẩn gây bệnh và giảm chi phí xử lý bùn.
• Hệ thống thoát nước, hầm cầu, bể phốt: Làm sạch đường ống, phân hủy mỡ bám, chất thải và khử mùi hiệu quả, giúp kéo dài tuổi thọ hạ tầng.
• Nhà máy, khu công nghiệp chế biến thực phẩm: Xử lý nước thải giàu tinh bột, protein và dầu mỡ, tăng hiệu suất và giảm tải cho hệ thống vận hành.

Có thể thấy, vi khuẩn Bacillus được xem là thành phần vi sinh quan trọng trong xử lý nước thải, góp phần giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống xử lý. Việc lựa chọn đúng chủng Bacillus và ứng dụng phù hợp với từng loại nước thải sẽ giúp tối ưu hóa chi phí và chất lượng đầu ra. Thiết bị ngành nước Song Phụng cam kết cung cấp các giải pháp vi sinh hiệu quả, thân thiện với môi trường, đồng hành cùng doanh nghiệp và người chăn nuôi trong công tác xử lý nước thải hiện đại và bền vững.

>>> Dịch vụ dành cho bạn: 

• Dịch vụ thay vật liệu lọc nhanh chóng và tiện ích tại Song Phụng
• Dịch vụ sửa chữa bơm màng khí nén