intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzym nhằm định hướng ứng dụng trong xử lý nước thải hữu cơ

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST
Báo xấu
47
lượt xem 9
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được thực hiện với mục tiêu nhằm nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzym nhằm định hướng ứng dụng trong xử lý nước thải hữu cơ. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzym nhằm định hướng ứng dụng trong xử lý nước thải hữu cơ

  1. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ---------- NGUYỄN THỊ HỒNG HÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP ENZYM NHẰM ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỮU CƠ Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số: 60 42 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thế Trang Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 1 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  2. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 1. Nguyễn Thị Hồng Hà, Nguyễn Thế Trang, Nguyễn Thị Đà, Phạm Thị Thu Phương, Lê Thị Thanh Xuân, Nguyễn Thúy Nga, Lê Quang Sáng, Phạm Văn Duy (2014). Nghiên cứu đặc điểm sinh học và phân loại một số chủng vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp xenlulaza phân lập từ nước thải sau hầm biogas. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 30,6S. 2. Nguyễn Thế Trang, Nguyễn Thị Hồng Hà, Nguyễn Thúy Nga, Phạm Văn Duy (2014). Ứng dụng một số chủng vi khuẩn xử lý nước thải giàu hữu cơ sau hầm biogas, Tuyển tập báo cáo khoa học, Hội thảo khoa học quốc tế “Năng lượng và tăng trưởng xanh khu vực ASEAN”, Hà Nội 2014. Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 2 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  3. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của các nhà máy chế biến nông sản (đồ hộp từ dứa, dưa chuột bao tử, cà chua, ngô ngọt ...) một vấn đề đang làm bức xúc các nhà sản xuất đó là: nước thải, phế thải từ các quá trình chế biến. Chất thải của các nhà máy chế biến đồ hộp rau quả có hàm lượng các chất hữu cơ rất cao (các loại đường đơn, axit hữu cơ, protein, xenluloza …), đây là nguồn dinh dưỡng thích hợp cho nhiều loại vi sinh vật sinh trưởng. Sự sinh trưởng của các vi sinh vật trong môi trường nước thải giàu hữu cơ từ nông sản khi không có sự kiểm soát của con người thường tạo ra các sản phẩm có mùi hôi thối tác động xấu tới môi trường sinh thái. Do vậy, các chất thải cần phải được xử lý trước khi thải ra môi trường tự nhiên. Có nhiều phương pháp xử lý nước thải hữu cơ khác nhau như: Phương pháp cơ học, hóa học, hóa lý và sinh học. Đối với nước thải hữu cơ thì phương pháp xử lý sinh học sẽ có hiệu quả hơn, thân thiện với môi trường hơn, có nhiều ưu điểm cả về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật . Trong các nghiên cứu xử lý nước thải thì việc dùng biện pháp sinh học đang là ưu tiên hàng đầu. Viê ̣c phân hủy chấ t hữu cơ dựa trên các vi sinh vâ ̣t tự nhiên có sẵn trong nước thải còn gă ̣p nhiề u ha ̣n ch ế như thời gian phân hủy lâu, quá trình phân hủy chưa triê ̣t để . Do đó, cầ n tuyể n cho ̣n những chủng vi sinh vật (VSV) thích hợp bổ sung vào bên cạnh những VSV có sẵn để có thế giúp cho quá trình xử lý đạt kết quả tốt hơn [1]. Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzym nhằm định hướng ứng dụng trong xử lý nước thải hữu cơ” được thực hiện là cần thiết. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 3 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  4. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà PHẦN I. TỔNG QUAN 1.1 . TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI HỮU CƠ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1.1. Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc thải hữu cơ trên thế giới Sự phát triển của phương pháp thứ cấp để xử lý nước thải trong những năm đầu thế kỷ XX được cho là cải tiến đáng kể nhất đối với y tế công cộng và môi trường trong suốt thời gian này, đó là việc phát minh ra "bùn hoạt tính" cho quy trình xử lý nước thải. Gilbert Fowler và cộng sự tại Đại học Manchester được tiến hành tại Trạm Thí nghiệm Lawrence ở Massachusetts liên quan đến việc sục khí vào nước thải trong bình đã được phủ một lớp tảo. Các đồng nghiệp của Fowler, Edward Ardern và William Lockett, những người đã triển khai nghiên cứu cùng với Văn phòng công ty đường sông Manchester ở công trình xử lý nước thải Davyhulme. Thí nghiệm trên được thực hiện trong một lò phản ứng bằng cách hút ra và thu vào, việc xử lý cho hiệu quả cao hơn. Họ sục khí liên tục cho nước thải trong khoảng một tháng và kết quả đạt được là nitrat hóa hoàn toàn các nguyên liệu mẫu. Điều đó chỉ ra rằng bùn đã hoạt hóa các chất (một cách tương tự như than hoạt tính) quá trình được đặt tên là bùn hoạt tính. Kết quả đã được công bố trong công trình tại Hội thảo 1914, và lần đầu tiên một hệ thống quy mô đầy đủ với dòng chảy liên tục được lắp đặt tại Worcester hai năm sau đó. Do hậu quả của chiến tranh thế giới thứ nhất phương pháp xử lý mới được truyền bá nhanh chóng, đặc biệt là Hoa Kỳ, Đan Mạch, Đức và Canada [26]. Vào cuối những năm 1930, việc xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính là quá trình chủ yếu được sử dụng trên toàn thế giới. Trong bùn hoạt tính có nhiều chi vi sinh vật khác nhau : Actinomyces, Arthrobacer, Bacillus, Bacterium, Corynebacterium, Desulfotomacillium, Micrococcus, Pseudomonas, Sarcina … Chúng oxy hóa rượu , axit béo , paraffin, hydrocacbon và các hợp chất khác. Ở Mỹ, hàm lượng nitơ trong nước thải thường dao động trong khoảng 20 ÷ 85 mg/l trong đó nitơ ở dạng hợp chất hữu cơ trung bình từ 8 ÷ 35 mg/l, hàm lượng NH3 từ 12 ÷ 50 mg/l. Hàm lượng photphat trong nguồn nước không ô nhiễm nhỏ hơn 0,01 mg/l. Theo quy định của Hà Lan, tiêu chuẩn của Việt Nam, hàm lượng Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 4 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  5. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà photphate trong nước uống không được vượt quá 6 mg/l. Theo tiêu chuẩn của cộng đồng chung châu Âu, trong nước sinh hoạt, hàm lượng photphat không được vượt quá 2,18 mg/l [4]. Xử lý nước thải của quá trình chế biến rau quả các nhà khoa học Thái Lan đã sử dụng chủng nấm men Candida utilis CBS1517 có khả năng đồng hóa tốt các loại đường và axit hữu cơ có nhiều trong thành phần nước thải, kết quả thu được cho thấy sau 96 giờ xử lý trong điều kiện phòng thí nghiệm là COD giảm 89,9 % và pH tăng từ 3,5 lên 8,5 [36]. Mô ̣t số kế t quả nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lơ ̣n bằ ng quá triǹ h SBR hoă ̣c tương tự đươ ̣c tổ ng hơ ̣p : Trong nghiên cứu của Bortone G. (1992) hiệu quả xử lý COD và T-N của quá trình SBR cấp nước một lần đạt khá cao, tương ứng là khoảng 93 % và 88 ÷ 93 %. Tải trọng COD và T-N cũng đạt cao lần lượt là 0,37 kg/(m3.ngày) và 0,13 kg/(m3.ngày) [28]. Nghiên cứu của Chang Won Kim (2000) hiệu quả xử lý COD ở chế độ cấp nước một lần đạt 57 ÷ 87 %. Tải trọng COD và T-N lần lượt là 1,0 kg/(m3.ngày) và 0,2 kg/(m3.ngày) [29]. Quá trình sục khí luân phiên cấp nước liên tục trong nghiên c ứu của Jiang Cheng (2011) cho hiệu quả xử lý khá cao, của COD là 57 %, T-N là 91 % [31]. Nghiên cứu của Mohammad N. (2011) với quá trình SBR cấp nước một lần cho hiệu quả xử lý COD và T-N lần lượt là 80,3 % và 61 % [34]. Trong nghiên cứu của Zang và đồng tác giả (2006) cho hiệu quả xử lý cao hơn cả, đối với cả COD và T-N tương ứng là 96,3 % và 97,5 %; tải trọng COD và T-N cũng đạt rất cao lần lượt là 2,1 kg/(m3.ngày) và 0,28 kg/(m3.ngày), nước thải trong nghiên cứu này có COD và tỉ lệ COD/T-N rất cao và các tác giả đã đưa thêm các giai đoạn kỵ khí vào trước và giữa các giai đoạn thiếu khí/hiếu khí, do đó đã nâng cao được tải trọng xử lý COD. Mặt khác, các tác giả đã thực nghiệm ở thời gian lưu tương đối lớn, tỉ lệ COD/T-N và tỉ lệ lưu nước (n=9) rất cao, vì vậy cũng đã nâng cao được hiệu suất xử lý T-N [38]. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc thải hữu cơ ở Việt Nam Xử lý nước thải hiện nay luôn là vấn đề thời sự nóng bỏng và nổi cộm ở Việt Nam hiện nay, theo dự báo của Tổ chức Kinh tế thế giới thì Việt Nam sẽ là một trong những nước có tốc độ phát triển kinh tế vào loại nhanh trên thế giới với tốc độ tăng trưởng được dự báo là 7 % trong thập kỷ tới. Tuy nhiên, việc tăng trưởng kinh Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 5 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  6. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà tế một cách nhanh chóng và mạnh mẽ cũng đồng thời tạo nên những thách thức áp lực tác động về mặt môi trường, trong đó, tác động của chất thải rắn và nước thải đang là vấn đề nổi cộm ở Việt Nam. Hiện nay, ô nhiễm môi trường là vấn đề đang được quan tâm không chỉ ở Việt Nam mà còn ở nhiều quốc gia trên thế giới. Theo báo cáo môi trường Quốc gia năm 2010 của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, từ năm 2007 đến năm 2009, ô nhiễm môi trường nước mặt ở tất cả các chỉ số đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT. Các chỉ số COD, BOD đều vượt quá tiêu chuẩn từ 5 ÷ 10 lần. Hàm lượng NH4+ trong môi trường nước mặt của sông Nhuệ, sông Đáy và sông Cầu đều vượt quy chuẩn cho phép QCVN 40:2011/BTNMT cho nước mặt phù hợp với việc bảo tồn động thực vật thủy sinh là là 0,2 mg/l [17]. Nước thải chăn nuôi là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước. Hàm lượng nitơ tổng số nước thải chăn nuôi nằm trong khoảng từ 512 ÷ 594 mg/l, trong đó NH3 từ 304 ÷ 471 mg/l, hàm lượng photpho tổng số từ 13,8 ÷ 62 mg/l [6]. Ngày nay, cùng với sự phát triển của dân số, rác thải sinh hoạt ngày một gia tăng, nước rỉ rác từ các hố chôn lấp tại khu xử lý rác thải gây ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của người dân xung quanh, gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm quanh khu vực. Tổng hàm lượng nitơ trong nước thải rỉ rác dao động trong khoảng từ 200 ÷ 2000 mg/l, hàm lượng amoni cao, trung bình 200 mg/l, trong khi đó tiêu chuẩn cho phép là 0,2 mg/l [11]. Với xu hướng hội nhập nền kinh tế quốc tế, đặc biệt từ khi Việt Nam gia nhập WTO, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của quá trình công nghiệp hoá đất nước, chất thải công nghiệp cũng đang ngày một gia tăng về khối lượng, đa dạng về chủng loại và đang là vấn đề cấp bách của xã hội, đòi hỏi phải có nhận thức đúng đắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý nước thải. Hiện nay công nghệ xử lý nước thải bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trên thế giới và Việt Nam chủ yếu là sử dụng các biện pháp sinh học, trong đó phương pháp xử lý hiếu khí và xử lý kị khí là phổ biến nhất, với nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm cao thông thường người ta xử lý kết hợp kị khí và hiếu khí. Kết quả nghiên cứu của Vũ Thúy Nga và các cộng sự cho thấy có thể cải thiện chất lượng nước thải chế biến tinh bột sắn bằng chế Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 6 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  7. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà phẩm vi sinh vật. Để nhằm khắc phục tình trạng ô nhiễm do nước thải chế biến tinh bột sắn, công trình nghiên cứu tập trung tuyển chọn bộ giống vi sinh vật có hoạt tính sinh học cao, sản xuất và ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải sau biogas của nhà máy chế biến tinh bột sắn. Kết quả nghiên cứu đã tuyển chọn được 3 chủng vi sinh vật gồm Bacillus velezensis, Streptomyces fradiae và Nitromonas sp. có khả năng chuyển hóa tốt hợp chất hữu cơ trong nước thải chế biến tinh bột sắn [15]. Nghiên cứu về ứng dụng vi khuẩn tích lũy poly- photphat trong xử lý nước thải của Lê Quang Khôi và các cộng sự cho thấy các dòng vi khuẩn tích lũy poly-P được tuyển chọn có hiệu suất loại bỏ photphat hòa tan cao. Hai dòng vi khuẩn Acinetobacter radioresistens TGT013L và Kurthia sp.TGT025L có hiệu quả loại bỏ PO43- cao nhất trong môi trường tổng hợp sau 25 giờ thí nghiệm. Sự loại bỏ PO43- được thực hiện bởi hoạt động của gen ppk 1 dạng IIA trong quá trình chuyển hóa photphat thành dạng poly-P tích lũy trong tế bào. Kết quả nghiên cứu mang lại nhiều triển vọng ứng dụng 2 dòng vi khuẩn tích lũy poly-P trên để xử lý photpho hòa tan trong nước thải chăn nuôi [14]. Với mục đích nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý hiệu quả đồng thời hữu cơ và chất dinh dưỡng trong nước thải ngành chăn nuôi lợn, trong nghiên cứu của Phạm Thị Hải Thịnh và đồng tác giả, đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện vận hành như tỷ lệ COD/T-N (tỉ lệ giữa nhu cầu oxy hóa học và tổng nitơ) và chế độ sục khí đến hiệu quả xử lý COD và T-N của quá trình SBR đối với nước thải chăn nuôi đã qua xử lý kị khí. Với chế độ hai chu trình thiếu - hiếu khí thích hợp, hiệu quả xử lý COD và T-N đạt khá cao, tương ứng là khoảng 90 % và 80 ÷ 85 % [12]. Tuy nhiên nồng độ T-N trong nước thải chăn nuôi lợn là rất cao và thay đổi trong khoảng khá rộng, vì vậy nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nitơ của quá trình nhằm đáp ứng một cách ổn định các quy chuẩn xả thải là rất cần thiết. Theo Phan Đỗ Hùng và cộng sự cho thấy ảnh hưởng của tỉ lệ cấp nước thải đến hiệu quả xử lý của quá trình SBR hai chu trình thiếu - hiếu khí cấp nước hai lần và so sánh với chế độ cấp nước một lần. Với quá trình SBR hai chu trình thiếu-hiếu khí, cấp nước hai lần là một giải pháp để nâng cao hiệu quả xử lý T-N của quá trình. Thực nghiệm cho thấy, khi tăng tỉ lệ cấp nước (tỉ lệ giữa lượng nước thải cấp lần thứ nhất Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 7 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  8. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà và tổng lượng nước thải xử lý trong một mẻ), lúc đầu hiệu suất xử lý T-N sẽ tăng, tuy nhiên đến một giới hạn nhất định hiệu suất xử lý T-N sẽ giảm trở lại. Hiệu suất xử lý T-N ở cả ba tỉ lệ cấp nước nghiên cứu đều khá cao, trong đó ở tỉ lệ 2/3 đạt cao nhất, trong khoảng 85 ÷ 90 %. Hiệu suất xử lý T-N thực nghiệm ở các tỉ lệ cấp nước thấp 1/2 và 2/3 khá phù hợp với hiệu suất lý thuyết. Hiệu suất xử lý COD ở chế độ cấp nước hai lần cũng khá cao, 85 ÷ 90 % ở tỉ lệ cấp nước 2/3, xấp xỉ với trường hợp cấp nước một lần [5]. 1.2. THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA NƢỚC THẢI HỮU CƠ 1.2.1. Xenluloza trong nƣớc thải Trong nước thải hữu cơ hàm lượng chiếm xenluloza là thành phần chủ yếu của các tổ chức thực vật. Trong xác thực vật (nhất là trong thân và rễ) thành phần hữu cơ chiếm tỷ lệ cao nhất bao giờ cũng là xenluloza. Hàm lượng xenluloza trong thực vật thường thay đổi trong khoảng 30 ÷ 80 % (tính theo trọng lượng khô), trong sợi bông hàm lượng này thường vượt trên 90 % [30]. Xenluloza là polysaccarit rất bền vững, được cấu tạo bởi rất nhiều gốc anhydroglucoza, liên kết với nhau nhờ dây nối β-1,4-glucozit. Mỗi phân tử xenluloza thường chứa từ 1.400 đến 10.000 gốc glucoza. Khối lượng phân tử xenluloza rất khác nhau phụ thuộc vào từng loại thực vật (ở bông 150.000 ÷ 1.000.000, ở sợi gai lên tới 1.840.000). Trên mỗi chuỗi glucan đơn vị lặp lại không phải là glucoza mà là xenlobioza. Mỗi phân tử glucoza có dạng “ghế bành”, phân tử này quay 180o so với phân tử và vị trí β của các nhóm hydroxyl đều ở mặt phẳng nằm ngang của phân tử. Xenluloza có cấu trúc lớp sợi song song, các phân tử và các chuỗi xenluloza gắn với nhau nhờ mạng lưới liên kết hydro, còn các lớp gắn với nhau nhờ lực Van- der-Van. Trong tự nhiên, các chuỗi glucan của xenluloza có cấu trúc dạng sợi, đơn vị sợi nhỏ nhất có đường kính khoảng 3 nm. Các sợi sơ cấp hợp lại thành vi sợi có đường kính từ 10 ÷ 40 nm, những vi sợi này hợp thành bó sợi to có thể quan sát dưới kính hiển vi quang học. Toàn bộ lớp sợi này có một lớp vỏ hemixenluloza và lignin rắn chắc bao bọc bên ngoài. Phân tử xenluloza có cấu trúc không đồng nhất Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 8 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  9. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà gồm hai vùng: Vùng kết tinh có trật tự cao, rất bền vững và vùng vô định hình kém trật tự và bền vững hơn. Vùng vô định hình có thể hấp thụ nước và trương lên, còn vùng kết tinh mạng lưới liên kết hydrogen ngăn cản sự trương này. Xenluloza có cấu trúc đặc, bền chắc cùng với sự có mặt của lớp vỏ hemixenlulo-lignin khiến cho sự xâm nhập của enzym vào cấu trúc hết sức khó khăn và làm tăng tính kỵ nước của chuỗi β-1-4-glucan, làm cản trở tốc độ của phản ứng thủy phân. Xenluloza là hợp chất cacbon chiếm tỷ lệ trọng lớn nhất (50 %) trong tổng số hydratcacbon tự nhiên và là thành phần hữu cơ chủ yếu của rác, trong giấy, gỗ, thân cây, cành cây, lá cây, rơm rạ, sợi đay, vải bông, vv… Hình 1.1. Hình ảnh hợp chất cao phân tử xenluloza [30] Mầu nâu - cacbon, màu đỏ - oxy, màu trắng - hydro Xenluloza có cấu trúc rất bền vững. Không tan trong nước, không bị tiêu hóa trong đường tiêu hóa của người và động vật. Trong dạ dày của động vật nhai lại và trong đất có nhiều vi sinh vật có khả năng phân giải được xenluloza. 1.2.2. Hemixenluloza trong nƣớc thải Trong tế bào thực vật hemixenluloza đứng thứ hai về khối lượng. Trong thành phần của hemixenluloza có nhiều loại đường khác nhau, chính vì vậy tên của chúng thường được gọi theo tên của một loại đường chủ yếu nào đó có trong thành phần của chúng. Khối lượng phân tử của hemixenluloza nhỏ hơn rất nhiều so với xenluloza, thường chúng chỉ có khoảng 150 gốc đường. Các gốc đường đơn này được nối với nhau bằng các liên kết β-1-4, β-1-3, β-1-6 glucozit. Các hemixenluloza thường tạo mạch ngắn và phân nhánh, so với xenlulo thì hemixenluloza có cấu trúc không chặt chẽ dễ bị phân giải bởi axit yếu và kiềm yếu, đôi khi còn bị phân giải trong nước nóng [30]. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 9 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  10. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà 1.2.3. Protein trong nƣớc thải Protein là hợp chất cao phân tử chứa nitơ (15 ÷ 17 % tính theo trọng lượng khô). Protein là thành phần quan trọng của cơ thể động, thực vật. Sự phân giải protein trải qua các quá trình thuỷ phân protein thành các polypeptit, sau đó là các axit amin, tiếp theo là các quá trình amon hoá, nitrat hoá và phản nitrat hoá. Quá trình amon hoá là quá trình chuyển hoá các hợp chất nitơ hữu cơ thành nitơ dạng khoáng. Quá trình nitrat hoá là quá trình chuyển hoá các chất ammoniac ban đầu thành axit nitơ sau đó thành axit nitric. Quá trình khử nitrat thành nitơ gọi là phản nitrat hoá[ 16]. 1.2.4. Tinh bột trong nƣớc thải Tinh bột là một cacbonhyđrat cao phân tử bao gồm các đơn vị D-glucoza nối với nhau bởi liên kết α-glucozit. Công thức phân tử gần đúng là (C6H10O5)n trong đó n có giá trị từ vài trăm đến khoảng mười nghìn. Tinh bột có dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polyme là amiloza và amilopectin. Amiloza là polime mạch thẳng gồm các đơn vị D-glucoza liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glucozit. Amilopectin là polime mạch nhánh, ngoài chuỗi glucoza thông thường còn có những chuỗi nhánh liên kết với chuỗi chính bằng liên kết α-1,6-glucozit. Trong tự nhiên, tinh bột là thành phần chủ yếu của các loại ngũ cốc, củ, quả. Hàm lượng tinh bột có trong hạt và củ là 40  70 %, trong các phần khác của cây là 4  25 %. Chúng đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng cho quá trình nảy mầm của hạt, và là nguồn lương thực chủ yếu của con người. Enzym thủy phân tinh bột phân hủy chủ yếu liên kết α-glucozit. Nhóm enzym này gồm các enzym: α-amylaza, β-amylaza, glucoamylaza, dextrinaza [16]. 1.2.5. Một số vi sinh vật gây bệnh khác trong nƣớc thải Các vi sinh vật gây bệnh chủ yếu trong nước thải: Salmonella spp., một vài loài Salmonella có thể hiện hiện trong nước thải đô thị, kể cả S. typhi (gây bệnh thương hàn). Doran và cộng sự cho rằng số lượng 700 Salmonella/l; khoảng chừng đó Shigellae và khoảng 1.000 Vibrio cholera/l thường phát hiện trong nước thải đô thị của khu vực nhiệt đới. Shigellae và Vibrio cholera nhanh chóng chết đi khi thải Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 10 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  11. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà ra môi trường. Do đó nếu chúng ta sử dụng một biện pháp xử lý nào đó để loại được Salmonella thì cũng có thể bảo đảm là phần lớn các vi khuẩn kia đã bị tiêu diệt. Enteroviruses: Có thể gây các bệnh nguy hiểm như sởi, viêm màng não. Số lượng của chúng tương đối thấp hơn enteroviruses. Người ta đã chứng minh được rằng việc loại bỏ các loài vi rút có quan hệ mật thiết với việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Ngoài vi sinh vật gây bệnh còn có một số ký sinh trùng: thường thì các bệnh ký sinh trùng chủ yếu là do Ascaris lumbricoides, trứng của loài ký sinh trùng này có kích thước lớn (45  70 m  35  50 m). 1.3. VI SINH VẬT PHÂN GIẢI NƢỚC THẢI HỮU CƠ 1.3.1. Vi sinh vật phân giải xenluloza Xenlulaza đươ ̣c thu từ nhiề u nguồ n nguyên liê ̣u khác nhau như đô ̣ng vâ ̣t (các nhóm thân mềm, lơ ̣n, bò, gà); thực vâ ̣t (trong ha ̣t ngũ cố c nảy mầ m là đa ̣i ma ̣ch , yế n mạch, lúa mì, mạch đen) và vi sinh vật (nấ m sơ ̣i, nấ m men, xạ khuẩn và vi khuẩn ). Tuy nhiên, vi sinh vâ ̣t là nguồ n thu enzym chủ yếu vì thời gian sống ngắn nên thu đươ ̣c nhiề u lầ n trong năm và chủ đô ̣ng sử du ̣ng nguồ n nguyên liê ̣u rẻ tiề n để nuôi cũng như dễ dàng điều khiể n có đinh ̣ hướng nguồ n enzym hoă ̣c gia tăng lươ ̣ng enzym. Có rất nhiều chủng vi khuẩn , xạ khuẩn, nấ m mố c và mô ̣t số loài nấ m men có khả năng sinh tổng hợp xenlulaza. Các loài vi khuẩn cả hiếu khí lẫn ki ̣khí đề u có khả năng sinh xenlulaza như Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus pumilis, Acidothermus cellulobuticus. Ngoài ra còn có các loài ưa kiềm như Cephalosporium sp.RYM-202 [9]. 1.3.2. Vi sinh vật phân giải hemixenluloza Có nhiều loại vi sinh vật có khả năng phân giải hemixenluloza. Các vi sinh vật có khả năng phân giải xenluloza khi sản sinh ra xenlulaza thường sinh ra hemixenlulaza. Một số loại vi sinh vật có khả năng phân giải hemixenluloza như: Bacillus, Aspergillus, Clostridium, Streptomyces ... Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 11 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  12. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà 1.3.3. Vi sinh vật phân giải protein Dưới tác dụng của các vi sinh vật hoại sinh, protein được phân giải thành các axit amin. Các axit amin này lại được một số nhóm vi sinh vật phân giải thành NH3 hoặc NH4+ gọi là nhóm vi khuẩn amin hóa. Quá trình này gọi là sự khoáng hóa chất hữu cơ vì qua đó, nitơ hữu cơ được chuyển thành dạng nitơ khoáng. Dạng NH4+ sẽ được chuyển hóa thành dạng NO3-nhờ nhóm vi khuẩn nitrat hóa. Nhóm vi khuẩn nitrat hóa bao gồm bốn chi khác nhau: Nitrosomonas, Nitrozocystic, Nitrozolobus và Nitrosospira, chúng đều thuộc loại dị dưỡng bắt buộc [3]. 1.3.4. Vi sinh vật phân giải tinh bột Có nhiều loại vi khuẩn có khả năng phân hủy tinh bột, đó là vi khuẩn Bacillus, Pseudomonas, Athrobacter, Achromobacter, Agrobacterium … Một số vi sinh vật có khả năng tiết ra các loại enzym trong hệ enzym amylaza. Ví dụ như một số vi nấm bao gồm một số loại trong các chi Aspergillus, Fusarium ... Xạ khuẩn cũng có một số chỉ có khả năng phân hủy tinh bột. Đa số các vi sinh vật đều không có khả năng tiết ra một hoặc vài enzym trong hệ đó, chúng chỉ có khả năng tiết ra môi trường [3]. 1.4. THÔNG SỐ CƠ BẢN ĐÁNH GIÁ NƢỚC BỊ Ô NHIỄM Để đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ ô nhiễm của nước nói chung thì có rất nhiều các thông số. Tuy nhiên, mỗi loại nước với thành phần các chất có trong đó mà ta chọn những thông số thích hợp nhất rồi so sánh với tiêu chuẩn cho phép về thành phần hóa học và sinh học đối với từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác nhau. Các thông số cơ bản để đánh giá chất lượng nước thải hữu cơ là: pH, độ đục, các chất rắn lơ lửng, oxy hòa tan … Đặc biệt hai chỉ số BOD và COD có ý nghĩa rất quan trọng. Theo QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, một số thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp (bảng 1.1). Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 12 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  13. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà Bảng 1.1. Một số thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp [9] QCVN 40:2011/BTNMT Thông số Đơn vị Cột A Cột B o Nhiệt độ C 40 40 pH - 6÷9 5,5 ÷ 9 Màu Pt-Co 50 150 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 COD mg/l 75 150 BOD5 mg/l 30 50 Tổng nitơ mg/l 20 40 Tổng photpho mg/l 4 6 NH4(N) mg/l 5 10 Coliform MPN/100ml 3000 5000  Màu sắc Nước bình thường không có màu, nước trong các ao hồ có thể có màu tùy thuộc vào các chất có mặt trong đó. Nước thải thường có màu nâu đen, đỏ hoặc đỏ nâu. Màu sắc của nước là do các chất hữu cơ, vô cơ có mặt trong nước gây nên. Màu sắc của nước ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm khi sử dụng nước có màu trong sản xuất [16]. Màu của nước là do: + Các chất hữu cơ và phần chết của thực vật gọi là màu thực vật, màu này rất khó xử lý được bằng phương pháp đơn giản. Ví dụ rong tảo làm nước có màu xanh. + Các chất vô cơ là những hạt rắn có màu gây ra, màu này có thể xử lý. Có nhiều phương pháp xác định màu của nước, nhưng thường dùng ở đây là phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn là Chlophantinat coban. Cường độ màu của nước xác định theo phương pháp so màu khi lọc bỏ các chất vẩn đục [16].  Mùi của nước Nước tự nhiên sạch không mùi, nước thải và nước ô nhiễm thường có mùi khó chịu từ nhẹ đến hôi thối. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 13 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  14. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà Có thể xác định mùi của nước theo phương pháp đơn giản sau: Mẫu nước chứa trong bình có nắp đậy kín, lắc trong khoảng 10 ÷ 20 giây, sau đó mở nắp, ngửi mùi và đánh giá: không mùi, mùi nhẹ, trung bình, nặng và rất nặng. [16]  Độ pH pH của nướ c thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý . Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới ha ̣n từ 7 ÷ 7,6. Môi trường thuâ ̣n lơ ̣i nhấ t để vi khuẩ n phát triể n l à môi trường có pH từ 7 ÷ 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau . Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 ÷ 8; còn vi khuẩn nitrat với pH từ 6,5 ÷ 9,3. Vi khuẩ n lưu huỳnh có th ể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 ÷ 4. Ngoài ra pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn bằng phèn nhôm [21]. Nước thải sinh hoa ̣t có pH từ 7,2 ÷ 7,6.  Nhu cầu oxy sinh hóa - BOD BOD là nhu cầu oxy sinh hóa hay nhu cầu oxy sinh học, là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước bằng VSV (chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí [19]. Chỉ tiêu BOD là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để xác định mức ô nhiễm của nước. Nó chỉ biểu thị lượng chất hữu cơ có thể bị phân hủy bởi VSV. Trong thực tế không thể xác định lượng oxy cần thiết để VSV oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ có trong nước, mà chỉ cần xác định lượng oxy cần thiết khi ủ ở nhiệt độ 20 oC trong 5 ngày ở phòng tối để tránh quá trình quang hợp, khi đó có khoảng 70 ÷ 80 % nhu cầu oxy được sử dụng và kết quả được biểu thị là BOD5 [19].  Nhu cầu oxy hóa học - COD COD là nhu cầu oxy cần thiết để oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ và các chất khử có trong nước thành CO2 và H2O [19].  Hàm lượng các chất rắn Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 14 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  15. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà Các chất rắn có trong nước là: Các chất vô cơ là dạng các muối hòa tan hoặc không tan như đất đá ở dạng huyền phù lơ lửng. Các chất hữu cơ như xác các vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động vật phù du …, các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, các chất thải công nghiệp. Chất rắn ở trong nước gồm có: Tổng chất rắn (TS) được xác định bằng trọng lượng khô phần còn lại sau khi cho bay hơi nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở 105 oC cho đến khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính bằng mg (hoặc g/l). Chất rắn lơ lửng ở dạng huyền phù (SS). Hàm lượng các chất huyền phù là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh. Chất rắn hòa tan (DS). Hàm lượng chất rắn hòa tan chính là hiệu số của tổng chất rắn với huyền phù: DS = TS – SS. Đơn vị tính bằng g (hoặc mg) [22].  Hàm luợng nitơ Trong môi trường nước, hợp chất nitơ tồn tại chủ yếu ở dạng amoni (NH4+), nitrat (NO3-), ít hơn ở dạng nitrit (NO2-) và trong một số hợp chất hữu cơ khác. Thành phần được xem là bền đối với trường và không gây hiệu quả xấu cho môi trường là khí nitơ (N2). Các quá trình trong chu trình nitơ chuyển đổi nitơ từ dạng này sang dạng khác đều được tiến hành bởi các nhóm vi sinh vật khác nhau với mục đích lấy năng lượng hoặc để tích tụ nitơ thành một dạng cần thiết cho sự phát triển của chúng. Các dạng nitơ hữu cơ từ nguồn động thực vật sau khi chết được các vi khuẩn amoni hóa chuyển hóa thành dạng NH4+ ; sau đó NH4+ được chuyển hóa thành NO2- nhờ vi khuẩn nitrit hóa; NO2- sinh ra được nhóm sinh vật nitrat hóa chuyển hóa thành NO3; cuối cùng nitrat được nhóm sinh vật kỵ khí chuyển thành dạng nitơ phân tử nhờ quá trình khử nitrat. Hiện nay, kết hợp phương pháp sinh học trong xử lý đối với cả nitơ, photpho trong nước ô nhiễm đang là một hướng nghiên cứu mới. Trong nghiên cứu của Jorgensen và Pauli, một số chủng vi sinh vật có khả năng tích lũy photpho cũng có khả năng khử nitrat [18].  Hàm lượng photpho Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 15 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  16. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà Các hợp chất chứa photpho trong tự nhiên thường khó phân giải [7]. Các nguồn nước thải chăn nuôi, biogas...thường có hàm lượng photpho cao. Theo tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải, hàm lượng photpho trong nước thải vượt quá 6 mg/l có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng (dư thừa các chất dinh dưỡng), gây tác động trực tiếp đến động vật, thực vật và gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Việc xử lý nước thải giàu photpho thường khó thực hiện bằng còn đường sinh học do trong tự nhiên số lượng loài vi sinh vật phân giải chuyển hóa photpho không nhiều. Một số chủng vi sinh vật phân lập trong tự nhiên có khả năng tích lũy photphat cao thuộc các chi: Acinetobacter, Aeromonas, Pseudomonas, Alcaligenes, Bacillus, … [8,9]. Kết quả nghiên cứu của Bao và cộng sự về khả năng thu nhận tích lũy photpho của các chi vi khuẩn cho thấy sau 20 giờ vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas có khả năng thu nhận 14,34 mg/l khi tiến hành ở điều kiện yếm khí, chi Enterobacteriaceae có khả năng thu nhận 8,91 mg/l, chi Alcaligenes là 6,43 mg/l, Staphylococcus là 6,23 mg/l, Bacillus là 4,41 mg/l ở điều kiện hiếu khí [8]. Sự tích lũy photphat cung cấp nguồn năng lượng cho vi sinh vật phát triển. Trong cơ thể vi sinh vật, photpho tích lũy ở dạng chủ yếu là photphat. Photphat chiếm đến 12 % trọng lượng tế bào đối với vi khuẩn có hoạt tính tích lũy photphat, trong khi ở vi khuẩn không tích lũy photphat chỉ có khoảng 1 ÷ 3 %. Xử lý nước thải có chứa các hợp chất photpho bằng phương pháp sinh học dựa trên khả năng của một số nhóm vi sinh vật tích lũy lượng photpho nhiều hơn mức cơ thể chúng cần trong điều kiện hiếu khí. Thông thường hàm lượng photpho trong vi sinh vật chiếm từ 1,5 ÷ 2,5 % khối lượng tế bào khô, một số loài có khả năng hấp thu cao hơn, từ 6 ÷ 8 % [3], [14]. Nghiên cứu Van Bethum và cộng sự, cho thấy photpho trong cơ thể vi sinh vật được tích lũy dưới dạng chủ yếu là photphat. Trong cơ thể của chúng, photphat có thể chiếm đến 12 % trọng lượng tế bào đối với vi khuẩn có tích lũy polyphotphat, và với vi khuẩn không tích lũy polyphotphat, chỉ chiếm khoảng 1÷ 3 % trọng lượng tế bào [3].  Chỉ số vệ sinh (E. coli) Nước làm lan truyền các nguồn bệnh và trong thực tế các bệnh lây lan qua môi trường nước là nguyên nhân chính gây ra nhiều loại bệnh có thể dẫn đến tử Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 16 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  17. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà vong, nhất là ở các nước đang phát triển. Các tác nhân gây bệnh thường được bài tiết ra trong phân của người và động vật bị bệnh, bao gồm các nhóm chính sau: Các vi khuẩn, virus, động vật đơn bào, giun kí sinh. Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ số E. coli [20]. 1.5. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SƢ̣ SINH TRƢỞNG CỦ A VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌ NH XƢ̉ LÝ NƢỚC THẢI 1.5.1. Ảnh hƣởng của nƣớc và nồ ng đô ̣ các chấ t dinh dƣỡng Nước đóng vai trò rấ t quan tro ̣ng trong hoa ̣t đô ̣ng số ng của vi sinh vâ ̣t . Nước hòa tan các chất dinh dưỡng nhờ đó mà chất dinh dưỡng dễ dàng thẩ m thấ u qua màng tế bào để cho vi sinh vật sử dụng . Nồ ng đô ̣ các chấ t dinh dưỡng trong nước thải phải phù hợp với đặc điểm sinh lý của tế bào . Nồ ng đô ̣ các chấ t dinh dưỡng cao quá mức giới hạn tế bào sẽ mất nước, nguyên sinh chấ t trong tế bào bi ̣keo tu ̣ la ̣i làm hoạt động trao đổi chất bị ngưng trệ . Ngươ ̣c la ̣i, trong nước cấ t tế bào bi ̣trương lên do xảy ra hiê ̣n tươ ̣ng thẩ m thấ u của nước qua màng tế bào làm cho tế bào bi ̣vỡ . Tỉ lê ̣ các chấ t dinh dưỡng có ảnh hưởng lớn đế n hoa ̣t đô ̣ng số ng của vi sinh vâ ̣t . Mỗi loài vi sinh vật cũng có nhu cầu khác nhau về tỷ lệ các chất dinh dưỡ ng. Tỷ lệ C : N : P phổ biế n cho nhiề u loài là 100 : 10 : 1. 1.5.2. Ảnh hƣởng của nhiêṭ đô ̣ Mỗi loa ̣i vi sinh vâ ̣t có đô ̣ giới ha ̣n nhiê ̣t đô ̣ sinh trưởng thích hợp khác nhau. Đối với mỗi loại vi sinh vật có các giới hạn nhiệt độ sinh trưởng tố i thiể u , nhiê ̣t đô ̣ phát triển tối đa và nhiệt độ sinh trưởng thích hợp. Phầ n lớn vi khuẩ n có nhiệt độ sinh trưởng thích hợp 30 ÷ 37 oC, có nhiều loài vi khuẩn có nhiệt độ sinh trưởng thấ p 10 ÷ 20 oC (vi sinh vâ ̣t ưa la ̣nh ) và có nhiều loài nhiệt độ sinh trưởng khá cao 50 ÷ 60 oC (vi sinh vâ ̣t ưa nhiê ̣t ). Trong xử lý nước thải hầ u như viê ̣c điề u chin ̉ h nhiê ̣t đô ̣ không thể thực hiê ̣n đươ ̣c mà thường xử lý ở nhiê ̣t đô ̣ tự nhiên của môi trường. Vì vậy, người ta thường cho ̣n các loa ̣i vi sinh vâ ̣t có sẵn trong tự nhiên của khu vực để chúng có khả năng thích nghi với nhiê ̣t đô ̣ môi trường tự nhiên [27]. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 17 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  18. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà 1.5.3. Ảnh hƣởng của pH môi trƣờng Cũng tương tự như nhiệt độ , pH môi trường ban đầu cũng là yếu tố ảnh hưởng lớn đế n tố c đô ̣ sinh trưởng của vi sinh vâ ̣t . Phầ n lớn cá c vi sinh vâ ̣t có pH sinh trưởng tố i ưu từ 5,5 ÷ 7,5 có một số loài sinh trưởng tố i ưu ở pH thấ p (< 4,5) và mô ̣t số loài sinh trưởng tố i ưu ở pH kiề m . Ở pH không thích hơ ̣p hê ̣ enzym của vi sinh vâ ̣t hoa ̣t đô ̣ng yế u hoă ̣c bi ̣bấ t hoa ṭ do đó ảnh hưởng trực tiế p đế n quá trin ̀ h trao đổ i chấ t của vi sinh vâ ̣t . Để vi sinh vâ ̣t sinh trưởng tố t cầ n duy trì pH thích hơ ̣p trong suố t thời gian nuôi cấ y . 1.5.4. Ảnh hƣởng của oxy hòa tan Mố i quan hê ̣ của vi sinh vâ ̣t đố i với o xy rấ t khác nhau . Vi sinh vâ ̣t hiế u khí cầ n oxy để sinh trưởng . Vi sinh vâ ̣t yế m khí oxy la ̣i là tác nhân gây đô ̣c . Nhóm vi sinh vâ ̣t trung gian giữa hai nhóm này là nhóm hiế u khí tùy tiê ̣n . Trong xử lý nước thải ở các bể a eroten cầ n cung cấ p đủ oxy để vi sinh vâ ̣t hiế u khí oxy hóa các chấ t hữu cơ có trong nước thải . Còn xử lý yếm khí thì tiến hành trong các bể kín để oxy không tan được vào trong nước thải gây ức ch ế các vi sinh vâ ̣t yế m khí [23]. 1.6. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI GIÀU HỮU CƠ Có nhiều biện pháp xử lý nước thải: Xử lý cơ học, xử lý hóa học, xử lý sinh học, xử lý cơ-lý-hóa, và xử lý nhờ kết hợp các biện pháp sinh học và cơ-lý-hóa. Trong các phương pháp trên thì phương pháp xử lý sinh học được sử dụng nhiều với hiệu quả cao, đặc biệt là đối với nước thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy, nhưng không mang hiệu quả đối với nước thải công nghiệp có chứa các chất vô cơ độc hại (kim loại nặng, axit, kiềm) hoặc các chất hữu cơ bền vững (các clobenzen, phenol …) và ít hiệu quả đối với một số loại vi khuẩn gây bệnh. Trong các trường hợp này phải kết hợp phương pháp xử lý sinh học với các phương pháp xử lý cơ-lý-hóa [29]. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 18 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  19. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà 1.6.1. Phƣơng pháp xử lý cơ học Phương pháp cơ học thường sử dụng ở giai đoạn xử lý sơ bộ, dùng để loại các vật rắn có kích thước lớn và các tạp chất rắn không tan trong nước. Các chất này có thể ở dạng vô cơ hoặc hữu cơ. Các phương pháp xử lý cơ học thường dùng: lọc qua song chắn hoặc lưới, lắng, lọc qua lớp cát và quay ly tâm. 1.6.2. Phƣơng pháp xử lý hóa học Phương pháp hóa học dựa trên cơ sở là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa lý diễn ra giữa chất ô nhiễm với các hóa chất bổ sung vào. Các phản ứng xảy ra có thể là phản ứng oxy hóa khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy. Do vậy, có 3 phương pháp xử lý hóa học thường được sử dụng đó là: Phương pháp trung hòa, phương pháp oxy hóa-khử, phương pháp điện hóa học. 1.6.3. Phƣơng pháp xử lý sinh học Phương pháp phổ biến và kinh tế nhất để xử lý nước thải giàu chất hữu cơ là phương pháp sinh học. Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa [8]. Nước thải có thể xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu COD hoặc BOD. Để có thể xử lý bằng phương pháp này, nước thải cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép, đồng thời thỏa mãn: BOD/COD ≥ 0,5. 1.7. TIÊU CHÍ TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT XỬ LÝ NƢỚC THẢI HỮU CƠ Xử lý nước thải bằ ng phương pháp sinh ho ̣c chủ yế u dựa vào hoa ̣t đô ̣ng số ng của các vi sinh vật dị dưỡng có khả năng phâ n giải chấ t hữu cơ . Các vi sinh vật dị Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 19 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
  20. Luận văn Thạc sĩ sinh học Nguyễn Thị Hồng Hà dưỡng có t hể chia thành ba nhóm nhỏ : Vi sinh vâ ̣t hiế u khí , vi sinh vâ ̣t yế m khí và vi sinh vâ ̣t tùy nghi . Khu hê ̣ vi sinh vâ ̣t sử du ̣ng trong quá trin ̀ h xử lý nước thải gồ m vi khuẩ n , nấ m men, nấ m mố c , xạ khuẩn ... Trong đó , vi khuẩ n chiế m số lươ ̣ng lớn nhấ t. Trong các bể xử lý sinh ho ̣c , vi khuẩ n đóng vai trò quan tro ̣ng hàng đầ u vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải . Do vâ ̣y, bên cạnh viê ̣c lơ ̣i dụng những tính năng ưu viê ̣t của các loài vi sinh vâ ̣t thì chúng ta cầ n phải lựa chọn những chủng vi sinh vâ ̣t thích hơ ̣p vừa có khả năng làm sạch, vừa tạo đô ̣ kế t lắ ng tố t vừa không gây đô ̣c hại cho môi trường. Các tiêu chí đươ ̣c xét: Có hoạt tính sinh học cao: Có phức hệ enzym phân giải hữu cơ cao, ổn định. Sinh trưởng tốt trong điều kiện thực tế của nước thải hữu cơ, cạnh tranh được với vi sinh vật có sẵn trong nước thải. Nuôi cấy dễ dàng, sinh trưởng tốt trong môi trường tự nhiên, thuận lợi cho quá trình nhân giống thu sinh khối. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn K16 20 Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.09: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Quản Trị Kinh Doanh
81 tài liệu
1641 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
23=>2