Bài giảng Các phương pháp xử lý sinh học tự nhiên - Phần III: Vi sinh vật trong xử lý môi trường

Phần III : Điều kiện nước thải đưa vào XLSH :  Khơng cĩ chất độc làm chết hay ức chế hệ vsv trong nước thải. Đặc biệt là hàm lượng các kim loại nặng như: Sb >Ag >Cu >Hg >Co >Ni >Pb >Cr+3 >V >Cd >Zn >Fe  Chất hữu cơ trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn cacbon và năng lượng cho vsv như : hidratcacbon, protein, lipit hồ tan  COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5 mới cĩ thể đưa vào xử lí sinh học(hiếu khí)  COD >> BOD nhiều lần, trong đĩ gồm cĩ xenlulozơ, hemixenlulozơ, prottein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lí sinh học kị khí Sự tăng trưởng của vi khuẩn trong bể xử lý  Phân huỷ các chất hữu cơ  Xử lý mùi của nước thải:  Methyl sulfide, dimethyl sulfide được phân hủy bởi các chủng Thiobacillus và Hyphomicrobium oxy hĩa sulfat.  Xử lý bằng tháp lọc: VK quang hợp như Chlorobium cĩ thể lọai bỏ đến 95% khí H2S từ nước thải sau xử lý của một bể kị khí. Pseudomonas green Chlorobium Các yếu tố ảnh huởng đến hoạt động của vsv:  Chất dinh dưỡng  Những chất vi lượng  pH của vk: 6.5 – 7.5 (vk khơng chịu đuợc pH >9 và pH<4  Phân loại nhiệt độ của quá trình xử lý sinh học Dạng Khoảng nhiệt độ Khoảng tối ưu Psychrophilic (ưa lạnh) 10 – 30 12 – 18 Mesophilic (ưa ấm) 20 – 50 25 – 40 Thermophilic (ưa nĩng) 35 – 75 55 - 65 Vết tích vi khuẩn lam cách đây 3,5 tỷ năm Vết tích Gloeodiniopsis cách đây 1,5 tỷ năm Vết tích Palaeolyngbya cách đây 950 triệu năm Phân loại VI SINH VẬT trong nước: Vi khuẩn: - Kích thước bé nhỏ:dài 1 – 10mm, đường kính 0,5 – 2mm. - Chia thành 3 nhóm: + Hình que (Bacillus) + Khuẩn cầu (Cocci) + Hình xoắn (Spirilla). -Đóng vai trò quan trọng trong phân hủy chất hữu cơ. -Có 2 loại: + Vi khuẩn ký sinh (paracitic bacteria) + Vi khuẩn hoại sinh (saprophytic bacteria) Pseudomonas (hydratcacbon, phản nitrat hóa) Desulfovibrio (khử sulfat, khử nitrat) Vi khuẩn: Vi khuẩn: Nitrosomonas (Nitrit hóa) Bacillus (Phân hủy hidratcacbon, protein ) Vi khuẩn: ZoogloeaMicrothrix parvicella Vi khuẩn: Cytophaga Phân hủy polime Bacillus Phân hủy hidratcacbon, protein PHÂN LOẠI VI SINH VẬT: Protozoa: - Kích thước: từ 4 - 500mm. - Chia thành 3 nhóm: + Nhiều roi (Flagella ) + Có lông mao (Cilia) + Amip (Amoeba). - Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng: chất độc, pH, nhiệt độ, Protozoa: Amoeba Holotrichate (Cillates) Protozoa: Opercularia Rotifer Tảo: - Phát triển làm nước có màu sắc. - Gây mùi khó chịu (mùi cỏ, mùi thối, ) Nấm: - Có kích thước lớn. - Không đóng vai trò trong giai đoạn phân hủy ban đầu các chất hữu cơ. - Khi nấm phát triển nhiều  ảnh hưởng đến quá trình xử lý. Sphearotilus natans Virus: - Có nhiều hình dạng khác nhau. - Aûnh hưởng không tốt cho quá trình xử lý nước thải. Cổ khuẩn (Achaea): - Là một nhóm vi khuẩn phát triển trong môi trường cực đoan (extra): + Nhóm ưa mặn (Halobacteriales) +Nhóm ưa nhiệt (Thermococcales, Thermoproteus, Thermoplasmatales) +Nhóm kỵ khí sinh mêtan (Methanococcales, Methanobacteriales, Methanomicrobiales) +Nhóm vi khuẩn lưu huỳnh ưa nhiệt (Sulfobales, Desulfurococcales) - Đóng vai trò khá quan trọng trong việc tạo ra CH 4 (quá trình xử lý kỵ khí). Nuôi cấy tĩnh/nuôi cấy theo mẻ: SỰ TĂNG TRƯỞNG CỦA TẾ BÀO VI SINH VẬT: Nuôi cấy tĩnh/nuôi cấy theo mẻ: Vùng 1: Giai đoạn làm quen/ pha tiềm phát/ pha lag. Vùng 2: Giai đoạn sinh sản theo cách phân đôi tế bào (theo cấp số nhân)/ giai đoạn lũy tiến hay pha sinh trưởng logarit/ pha số mũ (Pha log). Vùng 3: Giai đoạn sinh trưởng chậm dần/ pha sinh trưởng chậm dần. Vùng 4: Giai đoạn sinh trưởng ổn định/ pha ổn định Vùng 5: Giai đoạn suy tàn/ pha suy vong/ pha oxi hoá nội bào. Nuôi cấy liên tục/dòng liên tục: - Cung cấp dinh dưỡng mới liên tục + loại bỏ các sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất ra khỏi môi trường nuôi cấy. - Tốc độ sinh trưởng r g được biểu thị bằng phương trình: r g = dX/dt = (µ – D). X - Ưùng dụng trong công nghệ xử lý nước thải ở điều kiện động. Vi sinh vật lên men kỵ khí: - Giai đoạn thủy phân : phổ biến : E.coli và B.subtilus. -Giai đoạn lên men axit: Thường gặp: Clostridium spp; Lactobacillus spp; Desulfovibrio spp; Corynebacterium spp; Actinomyces; Staphylococcus; Escherichia coli. Các VK khác tham gia vào giai đoạn đầu: Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Micrococcus, Sarcinavulgaris, Escherichia coli, vi khuẩn khử sunfat như Desulfovibrio, nấm mốc như Penicillium, Fusarium, Mucor, các Protozoa. - Giai đoạn lên men kiềm: chủ yếu là vi khuẩn Metan: Methanobacterium, Methanosacrina, Methanococcus, Methanobrevibacter, Methanothrix. CHỈ THỊ VI SINH VẬT TRONG CÁC CÔNG TRÌNH XLNT: Vi sinh vat lên men hieu khí: Tac nhân sinh trương lơ lửng: + Gom cac sinh vat dang bot khí, cac thực vat hoai sinh, cac vi khuan nitrat hoa, protozoa, mot so loai sinh vat gây hai. + Vi sinh vat trong he thong bun hoat tính; Vi khuan, nam, protozoa, rotifer, metazoa CHỈ THỊ VI SINH VAT TRONG CAC CƠNG TRÌNH XLNT: VI SINH VẬT TRONG HỆ THỐNG XLNT STT Vi khuẩn Chức năng 1 Pseudomonas Phân huỷ Hiđrat cacbon, Protein, và phản Nitrat 2 Arthrobacter Phân huỷ Hiđrat cacbon 3 Bacillus Phân huỷ Hiđrat cacbon, Protein 4 Cytophaga Phân huỷ các Polime 5 Zooglea Tạo thành chất nhầy (Polisaccarit), chất keo tụ 6 Acinetobacter Tích luỹ Poliphosphat, phản Nitrat 7 Nitrosomonas Nitrit hố 8 Nitrobacter Nitrat hố 9 Sphaerotilus Sinh nhiều tiêu mao, phân huỷ các chất hữu cơ 10 Alkaligenes Phân huỷ Protein, phản Nitrat hố 11 Flavobacterium Phân huỷ Protein 12 Nitrococus denitrificans Phản Nitrat hố (khử nitrat thành N2) 13 Thiobaccillus denitrificans Phản Nitrat hố (khử nitrat thành N2) 14 Acinetobacter Phản Nitrat hố (khử nitrat thành N2) 15 Hyphomicrobium Phản Nitrat hố (khử nitrat thành N2) 16 Desulfovibrio Khử sulfat, khử nitrat Vi sinh vật lên men hiếu khí: Tac nhân sinh trương bam dính: + Gom cac loai: Achromobacterium, Alcaligenes, Flavobacterium, Pseudomonas, Sphaerotilus va Zooglea. + Vi sinh vat trong thiet bị loc sinh hoc nho giot; zoogleal, nam Fusarium va Leptomitus, tao Stigeoclonium, Oscillatoria, Protozo Amip, Protozoa flagellated, + Vi sinh vat trong cac ho on định: tao luc Euglena, Chlorella, Chlamydomonas, Chlorogonium va Scenedesmus, Protozoa: Paramecium, Glaucoma va Colpidium, Euplotes, Vorticella, Cac Roftifer: Epiphanes, Philodina va Proales, Diaptomus va Cyclops,