CHƯƠNG I - THẾ GIỚI VI SINH VẬT 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG: Vi sinh vật tên gọi chung để lồi sinh vật có kích thước nhỏ bé, ta thấy kính hiển vi Vi sinh vật phân bố rộng rãi tự nhiên: đất, nước, khơng khí, thể sinh vật khác, lương thực, thực phẩm loại hàng hóa Chẳng thế, phân bố chúng theo hệ sinh thái vơ phong phú, đa dạng, từ lạnh đến nóng, từ chua đến kiềm, từ hiếu khí đến kị khí, Do phân bố rộng rãi hoạt động mạnh mẽ nên vi sinh vật có tác dụng lớn việc tham gia vòng tuần hồn vật chất trái đất tham gia vào q trình sản xuất nơng nghiệp Trong thiên nhiên, vi sinh vật giữ mắt xích trọng yếu chu chuyển liên tục bất diệt vật chất, nhờ có vi sinh vật mà chu trình tuần hồn vật chất khép kín, khơng có vi sinh vật hay lý mà hoạt động vi sinh vật bị ngừng trệ dù thời gian ngắn, làm ngưng hoạt động sống trái đất Khi khoa học phát triển, biết rõ vai trò vi sinh vật, việc ứng dụng sản xuất đời sống ngày rộng rãi có hiệu lớn Trong việc bảo vệ mơi trường, người ta sử dụng vi sinh vật làm mơi trường: xử lý nước thải biện pháp sinh học điều kiện hiếu khí hay kị khí biện pháp đem lại hiệu cao tiết kiệm chi phí xử lý, vi sinh vật ứng dụng việc sản xuất phân bón hữu từ loại chất thải rắn hữu hay bùn thải, dùng vi sinh vật để sản xuất thuốc bảo vệ thực vật khơng gây độc hại cho mơi trường, bảo vệ mối cân sinh thái Vi sinh vật có số đặc điểm chung sau đây: 1.1.1 Kích thước nhỏ bé: Vi sinh vật thường đo kích thước đơn vị micromet (1µm= 10-3mm hay 10-6m) Virus đo kích thước đơn vị nanomet (1nn=10 -6mm hay 10 -9m) Kích thước bé diện tích bề mặt vi sinh vật đơn vị thể tích lớn Chẳng hạn đường kính cầu khuẩn (Coccus) có 1mm, xếp đầy chúng thành khối lập tích 1cm3 chúng có diện tích bề mặt rộng tới m2 ! Hình 1.1: Kích thước loại vi sinh vật 1.1.2 Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh: Tuy vi sinh vật có kích thước nhỏ bé chúng lại có lực hấp thu chuyển hố vượt xa sinh vật khác Chẳng hạn vi khuẩn lắctic (Lactobacillus) phân giải lượng đường lactose lớn 100-10.000 lần so với khối lượng chúng Tốc độ tổng hợp protein nấm men cao gấp 1.000 lần so với đậu tương gấp 100.000 lần so với trâu bò 1.1.3 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh: Vi sinh vật có khả sinh trưởng phát triển mạnh lồi sinh vật khác Chẳng hạn, trực khuẩn đại tràng (Escherichia coli ) điều kiện thích hợp sau 12-20 phút lại phân cắt lần Nếu lấy thời gian hệ 20 phút phân cắt lần, sau 24 phân cắt 72 lần tạo 4.722.366.500.000.000.000.000.000 tế bào (4 722 366 1017), tương đương với khối lượng 4722 Tất nhiên tự nhiên khơng có điều kiện tối ưu (vì thiếu thức ăn, thiếu oxy, dư thừa sản phẩm trao đổi chất có hại ) Trong nòi lên men với điều kiện ni cấy thích hợp từ tế bào tạo sau 24 khoảng 100.000.000- 1.000.000.000 tế bào Thời gian hệ nấm men dài hơn, ví dụ với men rượu (Saccharomyces cerevisiae) 120 phút Với nhiều vi sinh vật khác dài nữa, ví dụ với tảo Tiểu cầu ( Chlorella ) giờ, với vi khuẩn lam Nostoc 23 Có thể nói khơng có sinh vật có tốc độ sinh sơi nảy nở nhanh vi sinh vật 1.1.4 Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị: Trong q trình tiến hố lâu dài vi sinh vật tạo cho chế điều hồ trao đổi chất để thích ứng với điều kiện sống khác nhau, kể điều kiện bất lợi mà sinh vật khác tgường khơng thể tồn Có vi sinh vật sống mơi trường nóng đến 1300C, lạnh đến 0-50C, mặn đến nồng độ 32% muối ăn, đến nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 cao đến 10,7, áp suất cao đến 1103 at hay có độ phóng xạ cao đến 750 000 rad Nhiều vi sinh vật phát triển tốt điều kiện tuyệt đối kỵ khí, có lồi nấm sợi phát triển dày đặc bể ngâm tử thi với nộng độ Formol cao Vi sinh vật đa số đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với mơi trường sống dễ dàng phát sinh biến dị Tần số biến dị thường mức 10-5-10-10 Chỉ sau thời gian ngắn tạo số lượng lớn cá thể biến dị hế hệ sau Những biến dị có ích đưa lại hiệu lớn sản xuất Nếu phát penicillin hoạt tính đạt 20 đơn vị/ml dịch lên men (1943) đạt 100 000 đơn vị/ml Khi phát acid glutamic đạt 1-2g/l đạt đến 150g/ml dịch lên men 1.1.5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều: Vi sinh vật có mặt khắp nơi Trái đất, khơng khí, đất, núi cao, biển sâu, thể, người, động vật, thực vật, thực phẩm, đồ vật Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc thực vòng tuần hồn sinh-địa-hố học (biogeochemical cycles) vòng tuần hồn C, vòng tuần hồn N, vòng tuần hồn P, vòng tuần hồn S, vòng tuần hồn Fe Trong nước vi sinh vật có nhiều vùng dun hải (littoral zone), vùng nước nơng (limnetic zone) vùng nước sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ (benthic zone) Trong khơng khí lên cao số lượng vi sinh vật Số lượng vi sinh vật khơng khí khu dân cư đơng đúc cao nhiều so với khơng khí mặt biển khơng khí Bắc cực, Nam cực Hầu khơng có hợp chất carbon (trừ kim cương, đá graphít ) mà khơng thức ăn nhóm vi sinh vật (kể dầu mỏ, khí thiên nhiên, formol dioxin ) Vi sinh vật có phong phú kiểu dinh dưỡng khác nhau: quang tự dưỡng (photoautotrophy), quang dị dưỡng (photoheterotrophy), hố tự dưỡng (chemoautotrophy), hố dị dưỡng (chemoheterotrophy) 1.1.6 Là sinh vật xuất trái đất Trái đất hình thành cách 4,6 tỷ năm tìm thấy dấu vết sống từ cách 3,5 tỷ năm ðó vi sinh vật hố thạch để lại vết tích tầng đá cổ Vi sinh vật hố thạch cổ xưa phát dạng giống với Vi khuẩn lam ngày Chúng J.William Schopf tìm thấy tầng đá cổ miền Tây Australia Chúng có dạng đa bào đơn giản, nối thành sợi dài đến vài chục mm với đường kính khoảng 1-2 mm có thành tế bào dày Trước nhà khoa học tìm thấy vết tích chi Gloeodiniopsis có niên đại cách 1,5 tỷ năm vết tích chi Palaeolyngbya có niên đại cách 950 triệu năm 1.2 CẤU TẠO TẾ BÀO VI SINH VẬT Tế bào sinh vật chia thành hai nhóm: nhóm tiền nhân procaryote vi khuẩn, vi rút; nhóm có nhân thật eucaryote nấm động vật ngun sinh, tế bào động vật thực vật Virut kí sinh nội bào bắt buột khơng thuộc hai nhóm tế bào Những đặc điểm để phân biệt hai nhóm procaryote eucaryote sau: Tế bào eucaryote thường phức tạp tế bào procaryote Ở tế bào eucaryote AND có màng nhân gắn với histon protein khác Ở tế bào eucaryote bào quan thường có màng bao bọc Ở tế bào procaryote thường sinh sản cách tự nhân đơi tế bào eucaryote thường sinh sản đường phân bào giảm phân Trong tế bào procaryote thường vắng mặt bào quan lưới nội chất, máy Golgi, ty thể, lục lạp,… Bảng 1.1 So sánh procaryote eucaryote Các quan Procaryote (Vi khuẩn) Vách tế bào Có hầu hết procaryote Màng tế bào Ribosome Lục lạp Ty thể Lớp đơi photpholipid Kích thước 70S Khơng Khơng có, hơ hấp thực màng ngun sinh chất Khơng Khơng Có số loại Có số loại Thể Golgi Lưới nội chất Khơng bào Bào tử Eucaryote (Nấm, động vật ngun sinh, tảo) Khơng có tế bào động vật, có tế bào thực vật, tảo nấm Lớp đơi photpholipid + sterol Kích thước 80S Có Có Có Có Khơng Khơng Chuyển động Màng nhân AND Tiên mao gồm sợi Khơng Sợi đơn Phân chia tế bào Khả cố định Nitơ Tiên mao Kích thước tế bào Ty thể Nhân đơi Có 0.01 – 0.02 microns 0.2 - 2.0 microns Khơng Hệ sợi tiêm mao hay roi Có AND gắn với histon vài NST Giảm phân Khơng Khoảng 0.2 microns > 0.2 microns có Chúng ta xem xét cấu tạo tế bào vi khuẩn (là nhóm vi sinh vật ứng dụng nhiều ngành kỹ thuật mơi trường) 1.2.1 Thành tế bào: Thành tế bào (cell wall) giúp trì hình thấi tế bào, hỗ trợ chuyển động tiên mao (flagellum), giúp tế bào đề kháng với áp suất thẩm thấu, hỗ trợ q trình phân cắt tế bào , cản trở xâm nhập số chất có phân tử lớn, liên quan đến tính kháng ngun , tính gây bệnh, tính mẫn cảm với Thực khuẩn thể (bacteriophage) Năm 1884 H.Christian Gram nghĩ phương pháp nhuộm phân biệt để phân chia vi khuẩn thành nhóm khác nhau: vi khuẩn Gram dương (G+) vi khuẩn Gram âm (G-) Phương pháp nhuộm Gram sau sử dụng rộng rãi định loại vi sinh vật Thành phần hố học nhóm khác chủ yếu sau : Gram dương Gram âm Thành phần Tỷ lệ % khối lượng khơ thành tế bào Peptidoglycan 30-95 5-20 Acid teicoic (Teichoic acid) Cao Lipid Hầu khơng có 20 Protein Khơng có có Cao Hình 1.2 Cấu tạo thành tế bào vi khuẩn Gram+ vi khuẩn GramMàng sinh chất (plasma membrane); Màng ngồi (outer membrane); Chu chất (Periplasmic space) 1.2.2 Màng sinh chất: Màng sinh chất hay Màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane, CM) vi khuẩn tương tự sinh vật khác Chúng cấu tạo lớp Phospholipid (PL), chiếm 30-40% khối lượng màng, protein (nằm trong, ngồi hay xen màng), chiếm 60-70% khối lượng màng ðầu phosphat PL tích điện, phân cực, ưa nước; hydrocarbon khơng tích điện, khơng phân cực, kỵ nước Màng có chức chủ yếu sau đây: Khống chế qua lại chất dinh dưỡng, sản phẩm trao đổi chất Duy trì áp suất thẩm thấu bình thường tế bào Là nơi sinh tổng hợp thành phần thành tế bào polyme bao nhày (capsule) Là nơi tiến hành q trình Phosphoryl oxy hố q trình Phosphoryl quang hợp (ở vi khuẩn quang tự dưỡng) Là nơi tổng hợp nhiều enzym, protein chuỗi hơ hấp Cung cấp lượng cho hoạt động tiên mao 1.2.3 Tế bào chất: Tế bào chất (TBC-Cytoplasm) phần vật chất dạng keo nằm bên màng sinh chất, chứa tới 80% nước Trong tế bào chất có chứa chất dự trữ, hạt volutin, protein, acid nucleic, hydrat carbon, lipid, ion vơ nhiều nhiều chất khác có khối lượng phân tử thấp Các q trình chuyển hóa chất tế bào vi sinh xật xảy chủ yếu tế bào chất 1.2.4 Nang tế bào : Nang cấu tạo từ cao phân tử ngoại bào, bao quanh tế bào, cấu tạo từ polysaccharid Ở số tế bào khác, nang bao gồm chất cao phân tử cấu trúc lỏng lẻo chúng rải rác mơi trường ni cấy Nang có chức năng: Nang đóng góp tính độc vi khuẩn gây bệnh Những tế bào bao bọc nang chống lại thực bào Những chất cao phân tử ngoại bào giúp cho vi khuẩn hấp thu vào bề mặt khác bám vào răng, bám vào bề mặt nhớt nhày, ống nước Nang bảo vệ tế bào khỏi bị khơ Chúng đóng vai trò quan trọng việc tạo phức với kim loại đặc biệt cơng trình xử lí nước thải Chúng giúp cho tạo bơng bùn q trình bùn hoạt tính Hình 1.3: Cấu tạo nang tế bào 1.3 VẬT LIỆU DI TRUYỀN Ở tế bào procaryote, Thể nhân (Nuclear body) vi khuẩn dạng nhân ngun thuỷ, chưa có màng nhân nên khơng có hình dạng cố định, gọi vùng nhân Khi nhuộm màu tế bào thuốc nhuộm Feulgen thấy thể nhân màu tím ðó nhiễm sắc thể (NST, chromosome) dạng vòng chứa sợi ADN xoắn kép (ở Xạ khuẩn Streptomyces gặp nhiễm sắc thể dạng thẳng) NST vi khuẩn Escherichia coli dài tới 1mm, có khối lượng phân tử 3.109, chứa 4,6.10 cặp base Nitơ Thể nhân phận chứa đựng thơng tin di truyền vi khuẩn Phân tử AND có vòng đơn, chúng tồn bên tế bào khơng bao quanh màng nhân Procaryote chứa phân tử AND nhỏ vòng đơn gọ plasmid Eucaryote có nhân rõ ràng có màng nhân bao quanh Màng nhân có lỗ nhỏ cho phép trao đổi chất bên chất nhân ngun sinh chất tế bào AND liên kết với cầu histon tồn nhiễm sắc thể Tế bào phân chia gián phân, bắt đầu nhân đơi nhiễm sắc thể Mỗi tế bào lại mang nhiễm sắc thể giống tế bào mẹ Các acid di truyền gồm ADN (acid deoxyyrribonucleic) ARN (acid ribonucleic) Phân tử ADN chuỗi xoắn kép gồm hàng triệu đơn vị gọi nucleotid Nucleotid liên kết với qua cầu nối Phospho Nhóm hydroxyl đường pentose [C3’] liên kết với nhóm phosphate [C’] pentose Có base ADN, purin adenin guamin, pyrimidin cytosin thymin Các base bắt cặp với thơng qua cầu nối hydro, guamin ln bắt cặp với cytosin, adinin ln bắt cặp với thymin ARN thường có sợi, (một số virus có sợi đơi ARN) chứa đường ribose thay deoxyribose, urasil thay thymin 1.2 CÁC NHĨM VI SINH VẬT CHỦ YẾU 1.4.1 Vi khuẩn Vi khuẩn thuộc nhóm vi sinh vật chưa có nhân thức Vi khuẩn nhóm vi sinh vật chủ yếu có ý nghĩa lớn ngành kỹ thuật mơi trường Vi khuẩn nhóm vi sinh vật ứng dụng nhiều để oxi hóa chất hữu việc xử lý nước thải, xử lý chất thải rắn đem lại hiệu cao mà tốn chi phí 1.4.1.1 Hình dạng Vi khuẩn có nhiều hình thái khác nhau: hình cầu, hình que, hình xoắn, hình dấu phẩy, hình sợi Kích thước thay đổi tuỳ theo loại hình loại hình kích thước khác So với virus, kích thước vi khuẩn lớn nhiều, quan sát vi khuẩn kính hiển vi quang học Dựa vào loại hình chia số nhóm sau: - Vi khuẩn hình cầu (cầu khuẩn): Các vi khuẩn hình cầu tồn riêng lẻ (đơn cầu khuẩn), theo nhóm tế bào (song cầu chuẩn), theo nhóm tế bào (tứ cầu khuẩn), dính thành chùm (tụ cầu khuẩn), kết thành sợi dài (liên cầu khuẩn) ðơn cầu khuẩn (Micrococcus) Song cầu khuẩn( diplococus) Tụ cầu khuẩn (taphylococcus) Liên cầu khuẩn (Streptococcus) Hình 1.4: Một số vi khuẩn hình cầu - Vi khuẩn hình que (trực khuẩn) - Vi khuẩn hình xoắn (xoắn khuẩn) 1.4.1.2 Kích thước Kích thước tế bào riêng lẻ thay đổi tuỳ theo giới hạn rộng nhiều Giới hạn kích thước tế bào thay đổi từ 0.3µm đến 50µm Giới hạn cho vi khuẩn bình thường từ 0.5 - 3µm Hình que trung bình từ 0.5 đến 1µm chiều rộng 3µm chiều dài Hình cầu trung bình từ 0.5 đến µm đường kính, tế bào xoắn có kích thước trung bình từ 0.5 đến 5µm chiều rộng đến 15 µm chiều dài 1.4.1.3 Cấu tạo tế bào: Từ ngồi vào cấu tạo tế bào vi khuẩn có thành đặc trưng phần sau Màng nhầy: Màng nhầy lớp màng ngồi tế bào vi khuẩn Mặc dù thơng tin thành phần hóa học biết, người ta hiểu chức chúng Lớp màng nhầy tích tụ polysaccharide xung quanh tế bào Nó khơng đóng vai trò tăng trưởng tế bào, lại xuất sản phẩm q trình phân hủy thành phần vách tế bào Ban đầu người ta cho màng nhầy chất tiết từ tế bào kích thước phân tử tìm thấy chúng q lớn để thấm qua màng tế bào Màng nhầy ln ln xem thành phần quan trọng lớp nhầy bể lọc sinh học bơng bùn hoạt tính Giả thiết số vi khuẩn tiết màng nhầy đặc biệt để liên kết với để hấp dẫn thức ăn chứng tỏ hồn tồn sai Sự tạo thành màng nhầy kết thơng thường q trình trao đổi chất tất vi khuẩn Nếu vi khuẩn di chuyển, màng nhầy bị trượt từ bề mặt tế bào Hiện tượng làm cho nhiều người quan sát nghi ngờ vi khuẩn có màng nhầy hay khơng, khơng thể thấy màng nhầy tế bào q trẻ q chuyển động Sự chuyển động làm cho màng nhầy tạo hình dạng tế bào xuất bề dày định bao quanh tế bào Khi màng nhầy có bề dày ổn định gọi nang Sự dễ dàng bị rửa trơi màng nhầy từ bề mặt tế bào chứng tỏ độ bền vững cấu trúc phân tử polysaccharide yếu Khảo sát cấu trúc polysaccharid màng nhầy cho thấy số nhóm phản ứng hóa học gây tính trơ hóa học loại chất liệu ðiều xác nhận thêm nổ lực minh họa nhuộm màng nhầy Màng nhầy khơng thể nhuộm thuốc nhuộm acid hay thuốc nhuộm thơng thường có số nhóm phản ứng hóa học polysaccharide màng nhầy Polysaccharide màng nhầy thấy xử lí với hóa chất để oxy hóa polysaccharide thành cấc nhóm phản ứng sử dụng thuốc nhuộm có phản ứng với nhóm hydroxyl bên phân tử polysaccharide Tính trơ polysaccharide màng nhầy ngăn cản phân hủy chúng vi sinh vật cho phép chúng tích tụ Khi phân tử già giảm chuyển động, màng nhầy polysaccharide tích tụ xung quanh tế bào lớn Những tế bào khơng chuyển động tích tụ nhiều màng nhầy chúng bị xem zoogloea Sự diện lượng lớn màng nhầy xung quanh vi khuẩn chứng tỏ hệ thống già hoạt động trao đổi chất Vách tế bào Vách tế bào nằm lớp màng nhầy chịu trách nhiệm qui định hình dạng tế bào Về mặt hóa học, vách tế bào polymer protein-polysaccharide có tính phản ứng hóa học yếu Cấu trúc phân tử vách tế bào phân tử tương đối lớn xun ngang vách tế bào Trong trường hợp vách tế bào hoạt động rây kiểm sốt kích thước phân tử xâm nhập tế bào Màng vi sinh cấu trúc khơng đồng nhất, bao gồm cụm tế bào rời rạc bám dính với bề mặt giá thể thơng qua ma trận polymer ngoại bào (gelatin) VSV sản sinh q trình trao đổi chất tiêu huỷ tế bào Giữa cụm tế bào hình thành lỗ rỗng theo chiều ngang chiều đứng tạo kênh vận chuyển Cơ chế hình thành lớp màng VSV tượng tróc màng Nước thải chảy qua bề mặt giá thể mang theo VSV, VSV q trình trao đổi chất tiết polyme ngoại bào để bám vào bề mặt giá thể ðược cung cấp CHC từ nước thải, VSV phát triển số lượng dần bao phủ tồn bề mặt giá thể Lớp VSV ngày dày lên nên VSV nằm phía có hội tiếp xúc với O2, màng VSV hình thành hai vùng hiếu khí (lớp bên ngồi) kị khí (lớp bên trong) Màng dày dần thêm thực chất sinh khối vi sinh vật dính bám hay cố định chất mang Màng có khả oxy hóa chất hữu nước chảy qua tiếp xúc, ngồi màng có khả hấp phụ chất bẩn lơ lửng trứng giun sán, Như vậy, màng sinh học tập hợp lồi vi sinh vật khác nhau, có hoạt tính oxy hóa chất hữu có nước tiếp xúc với màng Màng dày từ – mm Màu màng thay đổi theo thành phần nước từ màu vàng xám đến màu nâu tối Khi lớp màng q dày, chất khơng thể khuyếch tán vào lớp bên trong, tế bào già chết gây tượng tróc màng làm cho nước thải chảy qua phin lọc sinh học theo hạt màng vỡ với kích thước 15 - 30µm có màu vàng sáng nâu 8.2.4 Hệ vi sinh vật màng Hệ sinh vật lọc màng thực chất hệ tùy tiện Nhìn chung, vùng màng lọc có sinh khối nhiều dày mỏng dần vào bên - Ở ngồi lớp màng tiếp xúc với oxy lớp vi sinh vật hiếu khí, với có mặt trực khuẩn Bacillus, nitrosomonas, nitrobacter Hình 8.6 : Vi khuẩn Baccilus Hình 8.7: Vi khuẩn Nitrosomonas Hình 8.8: Vi khuẩn Nitrobacter - Lớp trung gian vi khuẩn tùy tiện Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobaterium, Micrococcus v Bacillus Hình 8.9: Vi khuẩn Pseudomonas Hình 8.10: Vi khuẩn Alcaligenes Hình 8.11: Vi khuẩn Flavobacterium - Lớp sâu bên màng khơng tiếp xúc với oxy có xuất loại vi khuẩn kỵ khí khử lưu huỳnh khử nitrate Desulfovibrio - Phần màng lớp quần thể vi sinh vật với có mặt động vật ngun sinh số sinh vật khác Hình 8.12: Vi khuẩn Desulfovibrio Hình 8.13: Một số lồi tảo Hình 8.14: Protozoa CHƯƠNG IX - XỬ LÝ KỊ KHÍ 9.1 GIỚI THIỆU Sự phân huỷ kị khí loạt q trình vi sinh vật phân huỷ hợp chất hữu thành khí mêtan Sự tạo thành mêtan tượng thơng thường mơi trường tự nhiên khác Bản chất vi sinh học q trình kị khí phá từ kỷ trước Trong q trình hiếu khí liên quan đến vài lồi vi sinh vật, q trình kị khí lại lơi kéo hầu hết loại vi khuẩn tham gia Từ lâu, người ta áp dụng q trình kị khí để ổn định bùn cơng trình xử lý nước thải Ngày nay, q trình xem xét áp dụng để xử lý nước thải cơng nghiệp Trong q trình kị khí, liệt kê ưu điểm so với q trình hiếu khí sau: Sử dụng CO2 làm chất nhận điện tử, khơng cần sử dụng O2 ðây yếu tố làm giảm chi phí xử lý Lượng bùn tạo thành qúa trình hiếu khí từ 3-20 lần, sản sinh lượng từ q trình kị khí tương đối thấp Hầu hết lượng có từ phá huỷ chất tìm thấy sản phẩm cuối q trình CH4 Nói sản lượng tế bào, 5% cacbon hữu chuyển thành sinh khối có đến 50% q trình hiếu khí Sản sinh khí CH4 có ích Khi chứa đến 90% lượng với giá trị calori khoảng 9.000 kcal/m3, dùng để đốt, tạo nhiệt cung cấp cho lò phản ứng tạo điện Sự tạo thành mêtan giúp giảm lượng BOD bùn phân huỷ Nhu cầu lượng cho q trình giảm thiểu Q trình kị khí áp dung xử lý loại nước thải bị nhiễm nặng Bể kị khí hoạt động tải trọng cao Hệ thống kị khí phân huỷ sinh học với hợp chất tổng hợp hydrocarbon béo có chlor trichloroethylen, trihalomethan số hợp chất thiên nhiên khó phân huỷ lignin Một sơ nhược điểm q trình kị khí sơ với hiếu khí: Diễn chậm Nhạy cảm việc phân huỷ chất độc Cần nhiều thời gian khởi động Xem xét khía cạnh phân huỷ sinh học q trình kị khí đòi hỏi nồng độ chất ban đầu tương đối cao 9.2 CƠ CHẾ CỦA Q TRÌNH KỊ KHÍ 9.2.1 Q trình kị khí Q trình kị khí thể đơn giản thơng qua phản ứng sau: Chất hữu -vi sinh vật > CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S Chất hữu nước thải vi sinh vật phân huỷ điều kiện khơng có oxy để tạo thành CH4 thành phần khác Q trình lên men kị khí xảy qua giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Thủy phân hợp chất hữu Ở giai đoạn vi sinh vật phân huỷ chất hữu phức tạp (protein, cellulose, lignin, lipid) thành đơn phân tử hồ tan như: acid amin, glucose, acid béo glycerol Q trình phân huỷ xúc tác enzim ngoại bào như: cellulase, protease, lipase Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men axit Các vi sinh vật lên men axit chuyển đường, acid amin, acid béo để tạo thành acid hữu acetic, propionic, formic, lactic, butyric, succinic; alcol ketons ethanol, methanol, glycerol, aceton, acetate, CO2 H2 Acetate sản phẩm q trình lên men carbonhydrat Các sản phẩm tạo thành khác tùy theo loại vi khuẩn điều kiện ni cấy (nhiệt độ, pH, oxy hóa khử) Một số lồi vi sinh vật có khả lên men rượu, có nấm sợi Rhizopus Murco, có vi khuẩn, nấm men cho hiệu tốt Q trình lên men glycerol có mơi trường nước bao gồm: Saccharomyces ellipsoideus Saccharomyces ellipcoiveur Q trình lên men lactic thực vi khuẩn lactic Streptococcus lactic Trong thiên nhiên, q trình lên men lactic khơng thực vi khuẩn lactic mà thực bởi: E.coli, Bacillus magatherium, Bacillus mensentericcus, pseudomonas fluosescens… Giai đoạn 3: Lên men acetic Nhóm gồm vi khuẩn Syntrobacter wolinin Syntrophomonas wolfei chuyển hóa acid béo alcol thành acetat, hydrogen CO2 mà chúng vi khuẩn mêtan sử dụng Nhóm đòi hỏi hydro thấp để chuyển hóa acid béo , cần giám sát nồng độ hydro Dưới áp suất riêng phần Hydro cao, tạo thành acetate sẻ bị giảm chất chuyển hóa thành acid propionic Butyric ethanol mêtan Do có mối quan hệ cộng sinh vi khuẩn acetogenic vi khuẩn mêtan Vi khuẩn mêtan giúp đạt hydro thấp mà vi khuẩn acetogenic cần Ethanol, acid proionic butyric chuyển hóa thành acid acetic nhóm vi khuẩn acetogenic theo phương trình sau: CH3CH2OH + CO2 → CH3COOH + 2H2 (9.1) CH3CH2COOH + 2H2O → CH3COOH + CO2 + 2H2 (9.2) CH3CH2CH2COOH + 2H2O → 2CH3COOH + 2H2 (9.3) Giai đoạn 4: Lên men mêtan Nhóm vi khuẩn mêtan bao gồm gram âm gram dưong với hình dạng khác Vi khuẩn mêtan tăng trưởng chậm nước thải thời gian hệ chúng thay đổi từ ngày 350C lên đến 50 ngày 100C Vi khuẩn mêtan chia làm nhóm phụ: − Nhóm vi khuẩn mêtan hydrogenotrophic nghĩa sử dụng hydrogen hóa tự dưỡng: chuyển hóa hydro CO2 thành mêtan: CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (9.4) Nhóm giúp trì áp suất riêng phần thấp cần thiết để chuyển hóa acid bay alcol thành acetate (Speece, 1983) Nhóm vi khuẩn mêtan acetotrophic, gọi vi khuẩn phân giải acetate, chúng chuyển acetate thành mêtan CO2 − CH3COOH → CH4 + CO2 Qúa trình lên men kị khí tóm tắt theo sơ đồ sau đây: Hình 9.1: Sơ đồ tóm tắt q trình lên men kị khí 9.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình kị khí Nhiệt ðộ Nhiệt độ tối ưu 30-35 0C cho vi khuẩn mesophilic Thời gian lưu Thời gian lưu (HRT) tùy theo loại nuớc thải điều kiện mơi trường phải đủ lâu phép hoạt động trao đổi chất kỵ khí xảy Bể phân hủy kỵ khí tăng trưởng dính bám (attached growth) có HTR 1-10 ngày bể kỵ khí tăng trưởng lơ lửng đòi hỏi 10-60 ngày (Polprasert, 1989) pH Vi khuẩn mêtan hoạt động PH 6.7-7.4, tối ưu 7.0-7.2 q trình thất bại PH gần đến Vi khuẩn acidogenic tạo acid làm cho bể phản ứng có khuynh hướng dẫn đến PH thấp Trong điều kiện bình thường có tác dụng đệm bicarbonate vi khuẩn mêtan tạo Trong điều kiện xấu, tác dụng đệm bị làm ngừng q trình sinh mêtan ðộ acid ức chế vi khuẩn mêtan nhiều vi khuẩn acidgenic Như tạo thành VFA chừng mực thị cho hệ thống Tỷ số VFA độ kiềm đề nghị trì thấp 0.1 (Sahm, 1984) để bảo đảm hệ thống vận hành bình thường Ngồi bổ sung CaCO3, NaOH NaHCO3 9.3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG Q TRÌNH KỊ KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI: 9.3.1 Bể UASB UASB viết tắt Up-ward-flow Anaerobic Sludge Blanket, q trình giáo sư người Hà Lan Gatze Lettinga cộng phát triển vào năm 70 trường ðại học Wageningen Cấu tạo: Bể UASB thường chế tạo bê tơng cốt thép Nước bơm vào từ dáy bể, qua lớp bùn hạt, lên qua hệ thống tách khí, rắn, lỏng phần cột UASB Lượng bùn hạt ban đầu: 20-30 g/l Lớp bùn hạt tiếp xúc, vi khuẩn kị khí phân hủy chất hữu cơ, chuyển thành CO2 nước Hiệu khử COD đạt 65-95% Ngun tắc hoạt động: Trong bể UASB, nước thải đưa vào từ đáy lên thơng qua hệ thống phân phối dòng vào Nước thải chảy theo chiều từ lên qua lớp bùn kị khí lơ lửng Trong điều kiện kị khí, chất hữu phân hủy tạo thành chất có khối lượng phân tử nhỏ sau tạo thành hỗn hợp khí có thành phần chủ yếu CH4 CO2 tạo nên xáo trộn bể Khí tạo có xu hướng bám vào hạt bùn lên bề mặt bể, va chạm với hướng dòng, hướng dòng có nhiệm vụ tách khí lên phễu thu khí phía bể hạt bùn quay trở lại lớp bùn lơ lửng bể Như vậy, Dòng nước vào từ lên vi sinh vật sử dụng chất hữu chứa nó, dòng nước lên phía bể dòng nước dẫn ngồi qua máng thu nước Hình 9.2: Cấu tạo chung bể UASB Hình 9.3: Cấu tạo bể UASB 9.3.2 Màng sinh học kị khí Màng sinh học lớp màng vi sinh vật bám vào giá thể (giá thể là: đá, sỏi, xỉ, xơ dừa, polimer…), độ dày màng 100µm-10mm Nước thải qua lớp màng vi sinh vật sử dụng cất nhiễm làm thức ăn, dòng nước khỏi màng nước Lớp màng sinh học ngày dày lên hàm lượng chất khuếch tán vào giảm theo chiều dày lớp màng từ ngồi vào Sau thời gia, vi sinh vật phía bên (tiếp giáp với giá thể) khơng lấy thức ăn từ nguồn nước thải qua màng Dần dần vi sinh vật bị chết khơng bám vào giá thể bị bong khỏi giá thể với lớp màng, tượng gọi rủa trơi Khi có rửa xảy lúc cần phải tiến hành rủa lọc thay lớp lớp vật liệu lọc để hình thành lớp màng Hình 9.4: Các dạng bể phản ứng kị khí a Bể phản ứng giá thể cố định; b Bể phản ứng giá thể cố định dòng ngược; c Bể phản ứng giá thể lơ lửng CHƯƠNG X - HỒ ỔN ðỊNH SINH HỌC (HỒ SINH VẬT) 10.1 GIỚI THIỆU Xử lý hồ sinh vật có lẽ cách xưa biết cách xử lý thải lồi người Hồ oxy hóa gọi hồ ổn định (lagoons) áp dụng vùng nơng thơn nơi người ta có nhiều đất đai giá đất chưa đắt Người ta dùng hồ sinh vật cách xử lý bậc hai cho nước thải Người ta phân loại hồ sinh vật thành hồ tùy tiện (facultative), hồ hiếu khí (aerobic), hồ kỵ khí (anaerobic), hồ thống khí (aerated), hồ thống khí bậc cao (high rate aerated) hồ bậc ba (maturation) (Hammer, 1986; Hawkes, 1983; Nathanson, 1986; Reed, 1988) 10.2 HỒ TÙY TIỆN Mặt trời Không khí Gió Thực vật CO O2 O2 Vùn g hiếu khí Nước thải Khuếch tán bề mặt NH NH PO Tảo O2 Chất lắng Tảo chết CO Cặn đáy Vùng yếm khí H S, CH 4 H S + 2O Vi khuẩn hiếu khí Vùng tuỳ tiện CO H SO Tế bào Vi khuẩn chết Chất hữu axit hữu cơ, rượu CO + NH + H S + CH Vi khuẩn yếm khí 10.1 Hình 10.1: Hoạt động vi sinh vật hồ tùy tiện ðây loại hồ phổ biến để xử lý nước thải sinh hoạt Trong hồ xảy hai q trình hiếu khí kỵ khí Chiều sâu hồ từ 1-2.5 m phân thành lớp: lớp thống khí, lớp tầng tùy tiện lớp kỵ khí Thời gian lưu thay đổi từ 5-30 ngày (Hammer, 1986) Một ưu điểm loại hồ chi phí ban đầu thấp dễ vận hành Các nhược điểm bao gồm vấn đề mùi chủ yếu tăng trưởng tảo, phát triển muỗi gây vấn đề cho sức khỏe 10.2.1 Sinh học hồ tùy tiện Xử lý chất thải hồ oxy hóa ( hồ sinh vật) q trình sinh học tự nhiên thực chủ yếu vi khuẩn tảo Một quần thể vi sinh vật gồm ba loại hiếu khí, kỵ khí tùy tiện diện hồ Loại hồ cho phép tích tụ chất bùn lắng, mà chúng phân hủy kỵ khí đáy hồ Rất nhiều loại sinh vật khác tham gia vào q trình, bao gồm tảo, vi khuẩn dị dưỡng (heterotrophic) động vật ngun sinh (zooplankton) 10.2.1.1 Hoạt động vùng quang hợp Trong vùng quang hợp có loại tảo thực q trình quang hợp (đa số tảo lục, tảo lục lam tảo cát diatoms), sản sinh 10-66 gam tảo/m2/ngày (Edeline, 1988) Các lồi thường gặp Chlamydomonas, Euglena, Chlorella, Scenedesmus, Microactinium, Oscillatoria Microcystis (Hawkes, 1983) Loại tảo chiếm ưu nhiều yếu tố khác ảnh hưởng Thí dụ, tảo cát ưu nhiệt độ thấp tảo lục lam (Edeline, 1988) Q trình quang hợp tảo phụ thuộc vào nhiệt độ ánh sáng Nếu có nhiều loại tảo diện, ánh sáng chiếu vào khoảng ft cột nước Sự khuấy trộn có ý nghĩa quan trọng việc trì điều kiện hiếu khí hồ, cung cấp trao đổi chất dinh dưỡng khơng khí sinh vật quang dưỡng (phototrophs) dị dưỡng (heterotrophs) Sự trao đổi ngăn cho hồ khơng bị phân tầng (stratified) Một tượng xảy điều kiện ấm áp thiếu ln chuyển tự nhiên Sự phân tầng làm cho có chênh lệch nhiệt độ tầng: ấm bề mặt (epilimnion), xuống đáy lạnh (hypolimnion) Tầng epilimnion hypolimnion gọi tầng thermocline, đặc trưng giảm rõ rệt nhiệt độ Tảo liên quan đến tiêu thụ chất dinh dưỡng, đặc biệt Nitơ Phospho Một số loại tảo có khả cố định Nitơ (như tảo lục lam), tảo khác sử dụng ammonia nitrat Sự quang hợp làm tăng pH, đặc biệt loại nước thải có độ kiềm thấp, điều làm tăng điều kiện loại bỏ chất dinh dưỡng Ở pH cao, photpho kết tủa thành phosphate calci, ion NH4 NH3 Hơn nữa, quqang hợp sản sinh oxy, mà oxy lồi vi sinh vật dị dưỡng sử dụng Một số lồi vi khuẩn có mặt hồ vi khuẩn quang dưỡng, sử dụng H2S làm chất cho điện tử thay H2O đó, chúng lại đóng vai trò việc khử mùi Tảo vi khuẩn giảm số lượng tăng tải trọng hữu (Houghton Mara, 1992) 10.2.1.2 Hoạt động dị dưỡng Vi khuẩn dị dưỡng chịu trách nhiệm việc phân hủy chất hữu hồ tùy tiện Vai trò nấm, động vật ngun sinh quan trọng Q trình dị dưỡng dẫn đến việc sinh CO2 chất vi dinh dưỡng (micronutrients) cần thiết cho tăng trưởng tảo Tảo, ngược lại, cung cấp oxy cho q trình dị dưỡng hiếu khí Trên bề mặt hồ, thơng thống lại cung cấp nguồn oxy khác cho lồi dị dưỡng Các tế bào vi khuẩn tảo chết, vật chất khác tích tụ đáy hồ, vi sinh phân hủy kỵ khí Hoạt động làm sinh khí mêtan, H2S, CO2, N2 H2S nguồn dinh dưỡng cho loại vi khuẩn quang hợp gọi vi khuẩn lưu huỳnh màu tía (purple sulfur bacteria) Chromatium, Thiocapsa, Thiopedia (Edeline, 1998) Cũng có nhiều tài liệu đề cập phát triển mạnh vi khuẩn khơng lưu huỳnh màu tía Rhodospirillaceae (nonsulfur purple bacteria) hồ xử lý nước thải thị (Jone, 1956) Mặc dù carbon bị phần vào khơng khí CO2, CH4, đa số carbon chuyển thành sinh khối, khơng kể phần tế bào bị thải bỏ lắng đọng số q trình khác, nói chung hồ sinh vật có giảm carbon Hơn nữa, tế bào vi sinh nước thải đầu hồ sinh vật gây nhu cầu oxy cho nguồn tiếp nhận 10.2.1.3 Hoạt động zooplankton Các zooplankton rotifera, cladocera, copepodda ăn tảo vi khuẩn Chúng giữ vai trò quan trọng việc kiểm sốt số lượng quần thể Hoạt động chúng, đó, có ý nghĩa việc vận hành hồ sinh vật Các lồi Cladocera, thí dụ Daphnia magna lọc tế bào vi khuẩn hạt chất hữu chết, chúng lọc tảo sợi Như chúng có ích việc làm giảm độ đục nước thải sau xử lý 10.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ vận hành hồ sinh vật Nhiệt độ giữ vai trò quan trọng cho vi sinh vật hoạt động quang dưỡng dị dưỡng Nhiệt độ quan trọng hoạt động phân hủy kị khí lớp bùn lắng hồ Vi khuẩn mêtan khơng hoạt động nhiệt độ thấp 15OC Tải trọng BOD thay đổi từ 2.2 g/m2.ngày khí hậu lạnh đến 5.6 g/m2ngày khí hậu ấm (Hammer, 1996) Trong thời gian tháng lạnh, hồ sinh vật trở nên kỵ khí thiếu ánh sáng mặt trời thiếu quang hợp Ở nứơc khí hậu ấm, chất lượng BOD đầu hồ sinh vật 30 mg/l Tuy vậy, hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) cao tế bào tảo 10.2.3 Sự loại bỏ SS, Nitơ Phosphor hồ sinh vật − Hồ sinh vật thường có đầu nhiều chất rắn lơ lửng tảo chất rắn lơ lửng nước thải − Nitơ loại bỏ nhiều chế khác nhau, bao gồm nitrát hóa, khử nitrát hóa, bay ammonia, tảo sử dụng Hồ sinh vật hiệu loại bỏ 40 – 80% Nitơ − Phospho loại bỏ chậm hồ sinh vật, bổ sung muối sắt nhơm, đá vơi để gia tăng loại bỏ Phosphor cho hồ sinh vật 10.2.4 Sự loại bỏ vi sinh vật gây bệnh hồ sinh vật Sự loại bỏ làm bất hoạt vi sinh gây bệnh hồ sinh vật kiểm sốt yếu tố nhiệt độ, ánh sáng, pH, sinh vật ăn mồi bám vào vất chất rắn lắng Hồ sinh vật loại bỏ 90 – 99% vi sinh vật thị gây bệnh Coliform chết gia tăng với tăng nhiệt độ, thời gian lưu, pH, giảm tăng BOD chiều sâu hồ Các yếu tố ảnh hưởng khác thơng khí, cường độ sáng Các lý làm tăng hiệu kể sau : Thời gian lưu lâu hồ sinh vật pH cao kết quang hợp Mà coliform phân (fecal coliform) suy giảm pH lớn (Parhad Rao, 1974, Pearson et al., 1987) Một nghiên cứu khác cho thấy phản ứng Chlorella E coli suy giảm pH cao 10 – 10.5 mà pH cao kết q trình quang hợp phát triển tảo Ngồi ra, Chlorella E coli tăng trưởng nước thải có tính đệm pH 7.5 Sinh vật ăn mồi zooplankton ăn vi khuẩn tảo Phổ ánh sáng từ 280 – 320 nm ánh sáng mặt trời làm bất hoạt coliforms hồ sinh vật (Moeller Calkins, 1980) Do ánh sáng mặt trời khơng thể vào sâu cột nước, ánh sáng nhìn thấy gây ảnh hưởng cho vi khuẩn mà tác động tăng với điều kiện hàm lượng oxy hòa tan cao pH (Curtis, 1992) − Sự loại bỏ virus hồ sinh vật Nhiệt độ ánh sáng mặt trời yếu tố quan trọng kiểm sốt virus bền vững hồ, hiệu tăng nhiệt độ ánh sáng cao lớp mặt pH cao tảo phát triển có lẽ yếu tố làm bất hoạt virus Virus hấp phụ vào chất rắn lơ lửng lắng đáy hồ mà xáo trộn lớp bùn lắng góp phần mang virus vi khuẩn gây bệnh trở lại dòng − Sự loại nang trứng giun sán hồ sinh vật Nang trứng giun sán loại bỏ thời gian lưu tương đối lâu hồ sinh vật Phần trăm loại bỏ Giardia Entamoeba histolytica hồ sinh vật dao động 67 – 100% Sự lắng đọng lý làm loại bỏ nang trứng giun sán Các lồi ký sinh giun đũa Ascaris lumbricoides, giun móc, loại bỏ hồ từ 50 – 100% Lớp bùn hồ sinh vật chứa nhiều vi sinh gây bệnh, cần xử lý trước thải bỏ 10.3 CÁC LOẠI HỒ SINH VẬT − Hồ hiếu khí (aerobic ponds) có độ sâu 0.3 – 0.5 m, thường xáo trộn phép ánh sáng mặt trời cần thiết cho tảo từ sinh oxy Thời gian lưu – ngày − Hồ thống khí (aerated lagoons) thường có chiều sâu – m với thời gian lưu 10 ngày Loại hồ thường dùng để xử lý nước thải thị nhiễm nặng Sự thơng khí thực cách phân phối khí xáo trộn học Hiệu xử lý phụ thuộc vào thời gian khuấy trộn, nhiệt độ tính chất nước thải Ở 25oC, có 85% BOD loại bỏ với thời gian thơng khí ngày Vận hành sai loại hồ thống khí dẫn đến mùi khó chịu − Hồ kỵ khí (anaerobic ponds) thường có chiều sâu 2.5 – m thời gian lưu 20 – 50 ngày Loại hồ thường bước tiến xử lý cho loại thải hữu có hàm lượng BOD cao, nhiều protein, nhiều chất béo (như nước thải lò mổ) với hàm lượng chất rắn lơ lửng cao Các chất hữu bị phân hủy sinh học kỵ khí cho mêtan, CO2, khí khác H2S loại hồ thường khơng đòi hỏi chi phí khuấy trộn, sinh bùn khơng nhiều gặp vấn đề chúng sinh khí có mùi H2S nhạy cảm với chất độc, thường đòi hỏi nhiệt độ cao, khơng hoạt động thấp 10oc Hồ kỵ khí khơng thích hợp với nước thải sinh hoạt có BOD thấp Hồ bậc ba (maturation hay tertiary ponds) loại hồ sâu – m, phục vụ xử lý bậc ba nước thải đầu bể bùn hoạt tính bể lọc sinh học Thời gian lưu khoảng 20 ngày Oxy cung cấp từ xáo trộn bề mặt quang hợp tảo cung cấp oxy dùng để phục vụ q trình nitrát hóa Vai trò hồ bậc ba để loại bỏ BOD, SS, chất dinh dưỡng Nitơ Phospho, quan trọng làm bất hoạt vi sinh gây bệnh [...]... của vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn, nấm và protozoa Vi sinh vật heterotrophic thu năng lượng từ sự oxy hóa các hợp chất hữu cơ Các hợp chất hữu cơ vừa là nguồn năng lượng vừa là nguồn C Nhóm này bao gồm hầu hết các vi khuẩn, nấm và protozoa trong môi trường 2.4 ðỘNG HỌC SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT Các sinh vật procaryote như vi khuẩn tăng trưởng chủ yếu bằng sự phân ñôi, nghĩa là mỗi tế bào mẹ sinh. .. tế bào vi khuẩn giúp cho chúng ta xác ñịnh hàm lượng của mỗi chất dinh dưỡng phù hợp cho vào môi cấy vi sinh vật Mặt khác, các kỹ sư môi trường có thể xác ñịnh và bổ sung thêm các chất dinh dưỡng vào nước thải ñể vi sinh vật hoạt ñộng tốt trong bể xử lý sinh học nước thải 1.4.1.6 Phân loại vi khuẩn Vi c phân loại vi khuẩn dựa vào các tiêu chí ñể phân loại khác nhau Ta có các hình thức phân loại vi khuẩn... thể vi sinh vật ñược ñịnh nghĩa là sự tăng số lượng hoặc tăng sinh khối của quần thể Sự tăng số lượng hoặc sinh khối trên một ñơn vị thời gian ñược gọi là tốc ñộ tăng trưởng Thời gian ñể một quần thể vi sinh vật tăng gấp ñôi số lượng ñược gọi là thời gian thế hệ hay thời gian nhân ñôi, có thể dao ñộng từ vài phút ñến vài ngày tùy loài vi sinh vật Quần thể vi sinh vật có thể tăng trưởng trong môi trường. .. vào môi trường nuôi cấy 2.4.1.2 Pha log Trong pha log luôn luôn có thức ăn dư thừa xung quanh tế bào vi sinh vật Tốc ñộ trao ñổi chất và sinh trưởng chỉ bị giới hạn do khả năng sử dụng cơ chất của vi sinh vật Số lượng tế bào sẽ tăng theo số mũ trong pha log Tốc ñộ tăng trưởng mũ phụ thuộc vào loại vi sinh vật và ñiều kiện tăng trưởng (nhiệt ñộ, thành phần môi trường) Ở ñiều kiện thích hợp, tế bào vi. .. năng lượng như ATP 2.3 TRAO ðỔI CHẤT CỦA VI SINH VẬT 2.3.1 Giới thiệu: Vi c trao ñổi không ngừng với thế giới xung quanh là cơ sở của sự sống và phát triển của vi sinh vật cũng như mọi sinh vật khác Trao ñổi chất và năng lượng là ñặc ñiểm của cơ thể sống khác nhau cơ bản giữa sinh vật và không phải sinh vật Quá trình trao ñổi chất là tổng hợp của các chuyển hóa sinh hóa liên quan ñến các phản ứng ñồng... và vi khuẩn cho thấy ngay sự khác nhau trong thành phần Nitơ Nấm tạo ra nguyên sinh chất bình thường chỉ với lượng Nitơ bằng phân nửa so với vi khuẩn Do ñó, không ngạc nhiên khi nấm ưu thế hơn vi khuẩn trong những môi trường thiếu hụt Nitơ Sự thiếu hụt Nitơ cho vi khuẩn không gần với sự thiếu hụt Nitơ của nấm Do ñó thành phần hóa học của vật chất tế bào giúp nhà vi sinh môi trường hiểu biết sự sinh. .. mặn 1.4.4 Protozoa Protoazoa hay còn gọi là ñộng vật nguyên sinh ðây là các ñộng vật ñơn bào có kích thước hiển vi, sinh sản bằng cách phân ñôi ðiểm quan trọng nhất của các ñộng vật hiển vi là chúng là loài ăn thịt với khuynh hướng làm sạch vi khuẩn thừa trong dung dịch Hoạt ñộng này ñược các kỹ sư môi trường rất quan tâm vì trong các hệ thống xử lý thải sinh học là nhằm tạo ra các ñầu ra (effluents)... 1.2.6 Vi giáp xác Thông thường, giáp xác làm người ta nghĩ ñến những ñộng vật như tôm ñất và tôm hùm Tuy vậy giáp xác cũng có những dạng giáp xác hiển vi tức là kích thước hiển vi hay là vi giáp xác Cấu trúc vỏ cứng là ñặc trưng chính của những vi sinh vật ña bào này Hai loài giáp xác thông thường nhất ñược các kỹ sư môi trường quan tâm là Daphnia và Cyclops Giáp xác là loài hiếu khí nghiêm ngặt, ăn vi. .. trong pha lag Trong pha này vi sinh vật không phân chia tức là không tăng số lượng Thời gian của pha lag phụ thuộc vào các yếu tố tiền sử của tế bào như tuổi, thành phần môi trường, khả năng chịu ñựng các yếu tố vật lý, hóa học, Chẳng hạn, người ta không quan sát ñược pha lag nếu ta chuyển những vi sinh vật ñang ở pha lag tức là pha sinh trưởng cực ñại vào cuối cùng môi trường dưới những ñiều kiện... Theo cách sử dụng oxi ta chia vi sinh vật thành các nhóm sau ñây: + Vi khuẩn hiếu khí: Bao gồm những vi khuẩn chỉ có thể tồn tại ñược trong môi trường có oxi Vi khuẩn loại này có mặt với số lượng lớn trong bể aerotank, bể lọc sinh học hiếu khí, hồ sinh học hiếu khí và tầng trên của hồ tùy tiện + Vi khuẩn kỵ khí: Tồn tại và phát triển tốt trong ñiều kiện không có oxi Nhóm vi khuẩn này ñược ứng dụng nhiều ... BÀO VI SINH VẬT Tế bào sinh vật ñược chia thành hai nhóm: nhóm tiền nhân procaryote vi khuẩn, vi rút; nhóm có nhân thật eucaryote nấm ñộng vật nguyên sinh, tế bào ñộng vật thực vật Virut kí sinh. .. CHẤT CỦA VI SINH VẬT 2.3.1 Giới thiệu: Vi c trao ñổi không ngừng với giới xung quanh sở sống phát triển vi sinh vật sinh vật khác Trao ñổi chất lượng ñặc ñiểm thể sống khác sinh vật sinh vật Quá... cho vi khuẩn không gần với thiếu hụt Nitơ nấm Do ñó thành phần hóa học vật chất tế bào giúp nhà vi sinh môi trường hiểu biết sinh trưởng nhóm vi sinh vật khác Ý nghĩa nấm men: Nấm men nhóm vi sinh