ĐỀ CƯƠNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ( CÓ ĐÁP ÁN)

ĐỀ CƯƠNG CÔNG NGHỆ SINH HỌCMÔI TRƯỜNGCâu 1: Tác hại của ô nhiễm đất và nguyên nhân gây ô nhiễm đất?TL· Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩnmôi trường đất bởi chất ô nhiễm· Tác hại Làm giảm khả năng sản xuất của đất => gây ảnh hưởng đến thực vật, độngvật và người+ Độc tố từ đất thâm nhập vào thực vật thông qua hoạt động sinhtrưởng+ Độc tố từ đất thâm nhập vào người thông qua chuỗi thức ăn (thựcvật động vật con người),con người và động vật hít không khí bị ô nhiễmbụi chất độc hại bay lên từ đất Ô nhiễm đất trở thành nguồn ô nhiễm đối với nước và không khíTrong đất bị ô nhiễm chứa một số chất gây ô nhiễm+ chất ô nhiễm có tính hòa tantrong nước => thấm xuống gây ônhiễm nước ngầm+ chất ô nhiễm bị dòng nước di chuyển đi nơi khác tạo sự ô nhiễmtrên mặt nước+ chất ô nhiễm bị gió thổi đi xa => mở rộng diện tích ô nhiễmNguyên nhân gây ô nhiễm:+, Ô nhiễm đất do nước thải: việc lợi dụng nước thải để tưới ruộng gây ônhiễm đât (nước thải chứa một lượng chất ô nhiễm chưa qua xử lí đã dùngtưới bừa bãi=> đưa chất có hại từ nguồn nước vào đất gây ô nhiễm)+,Ô nhiễm đất do phế thải: chất phế thải có nhiều dạng nhưng ảnh hưởng nhiều nhất đến ô nhiễm đấtlà chất thải rắn Nguồn chất thải rắn: chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn của nghànhkhai thác mỏ, chất thải nông nghiệp, chất thải rắn phóng xạ Chất thải rắn được vứt bừa bãi, ngấm nước mưa và rỉ ra nước gây ônhiễm đất, sông ngòi, ao hồ và nguồn nước ngầm => nước ô nhiễm lạidùng để tưới ruộng => thay đổi chất đất, kết cấu đất. Chất phóng xạ chứa nguyên tố phóng xạ: Uradium, Caesium,…. Chấtphóng xạ tồn tại trong đất: K40, Ra87, C14+ Ô nhiễm đất do khí thải: các chất khí độc hại trong không khí như oxilưu huỳnh, hợp chất nito,…kết tụ hoặc hình thành mưa acid rơi xuống làm ônhiễm đất+ Ô nhiễm đất do nông dược và phân hóa học: Đây là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm đất, tích lũy dần trong đất quamùa vụ Bón quá nhiều phân hóa học là hợp chất nito, lượng rễ hấp thu không hết,còn lại sẽ lưu lại trong đất Sử dụng thuốc trừ sâu nhiều gây hại cho đất+, Ô nhiễm đất do vi sinh vật: Nguồn ô nhiễm này chủ yếu là chất thải chưa qua xử lí của người vàđộng vật, nước thải bệnh viện, nước thải sinh hoạt Nguy hại lớn nhất là nước thải chưa qua xử lí khử trùng của các bệnhtruyền nhiễm, nhiều vi khuẩn và kí sinh trùng tiếp tục sinh sooinayr nởtrong đấtCâu 2: Cơ sơ khoa hoc và các phương pháp xử lý đất ô nhiễm bằng pp vi sinh1. Cơ sở khoa học

ĐỀ CƯƠNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC

- Ô nhiễm đất trở thành nguồn ô nhiễm đối với nước và không khí

Trong đất bị ô nhiễm chứa một số chất gây ô nhiễm

+ chất ô nhiễm có tính hòa tantrong nước => thấm xuống gây ô nhiễm nước ngầm

+ chất ô nhiễm bị dòng nước di chuyển đi nơi khác tạo sự ô nhiễm trên mặt nước

+ chất ô nhiễm bị gió thổi đi xa => mở rộng diện tích ô nhiễm

Nguyên nhân gây ô nhiễm:

+, Ô nhiễm đất do nước thải: việc lợi dụng nước thải để tưới ruộng gây ô nhiễm đât (nước thải chứa một lượng chất ô nhiễm chưa qua xử lí đã dùng tưới bừa bãi=> đưa chất có hại từ nguồn nước vào đất gây ô nhiễm)

+,Ô nhiễm đất do phế thải:

- chất phế thải có nhiều dạng nhưng ảnh hưởng nhiều nhất đến ô nhiễm đất

là chất thải rắn

- Nguồn chất thải rắn: chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn của nghành khai thác mỏ, chất thải nông nghiệp, chất thải rắn phóng xạ

- Chất thải rắn được vứt bừa bãi, ngấm nước mưa và rỉ ra nước gây ô

nhiễm đất, sông ngòi, ao hồ và nguồn nước ngầm => nước ô nhiễm lại dùng để tưới ruộng => thay đổi chất đất, kết cấu đất

- Chất phóng xạ chứa nguyên tố phóng xạ: Uradium, Caesium,… Chất phóng xạ tồn tại trong đất: K40, Ra87, C14

+ Ô nhiễm đất do khí thải: các chất khí độc hại trong không khí như oxi lưu huỳnh, hợp chất nito,…kết tụ hoặc hình thành mưa acid rơi xuống làm ô nhiễm đất

+ Ô nhiễm đất do nông dược và phân hóa học:

- Đây là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm đất, tích lũy dần trong đất qua mùa vụ

- Bón quá nhiều phân hóa học là hợp chất nito, lượng rễ hấp thu không hết, còn lại sẽ lưu lại trong đất

- Sử dụng thuốc trừ sâu nhiều gây hại cho đất

Câu 2: Cơ sơ khoa hoc và các phương pháp xử lý đất ô nhiễm bằng pp vi sinh

1 Cơ sở khoa học

Trong đất có hệ vi sinh vật đa dạng có khả năng chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành các chtaast vô cơ và hữu cơ đơn giản hơn kết hợp với quá trình tự tiêu, tự giải của vi sinh vật

Vsv phân giải tinh bột: chi Aspergillus

Vsv phân giải chuyển hóa xenlulozơ: Tricoderma, vi nấm, Aspergillus, Fusarium, Mucor

VSV phân giải đường: nấm men

Nhóm VSV sinh tính đất là những vSv phân hủy, chuyển hóa các chất bền vững như: lignin, chitin, sáp, (ruminococcus, basidomicetes, actinomyses, …)

2 Các phương pháp xử lý đất bằng pp vi sinh ( cau nay t rut gon bot trong sach Cnsh xu ly moi truong, ban nao muon day du hon co the lay trong sách ra nhe trong sách dai tan may trang nen t rut bot lai )

2.1.Lò phản ứng sinh học

Nguyên tắc: các chất ô nhiễm được phá hủy theo kiểu sinh học trong một hộp, thùng hay cột kín nhờ những thành phần cần thiết được trộn vào vật liệu để xử lý đất

VSV được đưa vào theo 2 cách:

- Rất dễ trộn VSV với chất ô nhiễm và thức ăn cũng như làm cho quá trình phân hủy diễn ra hảo khí

- Có thể đạt đến phân hủy sinh học tối thích trong thời gian ngắn

- Có thể đưa chủng VSV thích ứng nhất cho việc xử lý

Ưu điểm:

-Gỡ bỏ các hợp chất khó di chuyển nhanh hơn

-Sản phẩm cuối cùng có thể làm cho đất giàu mùn dùng để bán như phân bón hoặc tái SD

-Cải thiện kết cấu đất thong qua bón 1 lượng compost

Hạn chế:

- Cần không gian

- Quá trình vận hành có thể hải điều khiển quá trình bay hơi

- Thể tích vật liệu ô nhiễm có thể tăng với số lượng lớn

- Có thể bị ảnh hưởng bởi kim loại nặng, các chất độc

- Đất ô nhiễm trong hỗn hợp compost bị giới hạn ở mức 30%về trọng lượng

2.3.Làm đất có canh tác

Đất ô nhiễm được giải đều trên 1 mặt phẳng lớn thành lớp dày khoảng vài chục cmRãi chat dinh dưỡng đều khắp bề mặt và trộn đều vào đất để cug cấp dinh dưỡng cho vsv

Đảo khối đất định kỳ nhằm đảm bảo thoáng khí, thường xuyên lấy mẫu đất kiểm tra để điều chỉnh kịp thời

Ưu điểm:

-phân hủy chất ô nhiễm thành dạng không độc

-hoạt động sinh học xảy ra chủ yếu

-giá thành thấp hơn so với cac pp khác

-tùy theo cách sửa chữa, vị trí tiến hành có thể được chuyển đổi theo lợi ích của người sử dụng

2.4 Phương pháp gò sinh học

Đất ô nhiễm được đào lên và trải lên một bề mặt không thấm, hơi dốc Đất được

ủ cao vài mét và đắp kiểu sườn dốc trên 1 khu vực rộng từ vài mét đến vài chục mét, chiều dài từ vài chục m đến hang trăm m chân đống được bố trí hệ thống tưới

ẩm đưa vsv và dinh dưỡng vào Quanh đống có hệ thống thu hồi chất lỏng chảy ra Toàn bộ khu ủ được phủ lớp đất dẻo để cách ly với bên ngoài

2.5 Xử lý trên quy mô hẹp “in situ”

Người ta đưa vào khu vực ô nhiễm chất dinh dưỡng cần thiết và chất nhận e Phương pháp cổ điển nhất là rót nước hòa tan đạm, lân và O2 vào lớp đất dưới

Có 2 cách:

-ô nhiễm nằm trong vùng không bão hòa: dung dịch chưa dinh dưỡng và oxy cho thấm từ lớp đất mặt xuống sâu làm cho sinh khối tăng từ từ phá hủy

ô nhiễm

-ô nhiễm nằm tiếp xúc trực tiếp với nước ngầm hay trong nước ngầm Bơm dung dịch vào nước ngầm ở thượng lưu vùng cần xử lý Dung dịch xử lý sẽ kéo xuống hạ lưu theo nước ngầm và đi qua vùng ô nhiễm

Dung dịch được bơm từ thượng nguồn tương tự kiểu trên nhưng ở hạ lưu người ta bơm và cho nước hoàn lưu trở lại chu trình

Kỹ thuật quat sinh học là thực hiện hiếu khí cưỡng bức trong đất không bão hòa phía trên mực nước ngầm Các hợp chất trong dất di chuyển theo dòng khí, đồng thời xảy ra quá trình phân hủy sinh học

Trong kỹ thuạt tạo bọt sinh học người ta bơm trực tiếp không khí vào lớp nước ngầm Khí bơm vào keo theo các chất ô nhiễm bằng cách bọt khí đi lên

và bị phân hủy theo kiểu sinh học trong lớp đất bão hòa

Câu 3: Hãy trình bày và phân tích phương phap xử lý đất ô nhiễm Insitu

1 Sử dụng vsv:

(1) Kỹ thuật Bioventing ( thổi khí):

Là biện pháp xử lý khu vực chưa bão hòa, không hiệu quả đối với vùng có mực nước ngập sát mặt đất hay vùng ngập lụt Sử dụng hệ thống chiết không khí từ đất.Thường sử dụng các thiết bị như:

- Máy nén khí hoặc quạt gió nhỏ

- Thiết bị giám sát Oxy (O2) không khí, với độ chính xác 0,5% ± hoặc ít hơn

- Thiết bị giám sát carbon dioxide (CO2) không khí với độ chính xác 0,5% ± hoặc ít hơn

- In-line sampling và các thiết bị giám sát khác.

Kỹ thuật này là phổ biến nhất trong xử lý Insitu Cần cung cấp không khí và các chất dinh dưỡng qua các giếng đất bị nhiễm bẩn để kích thích sự tăng sinh của các vi khuẩn bản địa Những sinh vật này sẽ làm việc để phân hủy các chất gây ô nhiễm, trong khí đó áp suất cao sẽ loại bỏ khí ra ngoài.Bioventing sử dụng mức lưu lượng không khí thấp và chỉ cung cấp lượng ôxy cần thiết để phân hủy sinh học trong khi giảm thiểu sự bay hơi của các chất nhiễm vào khí quyển kỹ thuật này

xử lý được các hydrocacbon đơn giản và có thể được sử dụng nơi ô nhiễm sâu bên dưới bề mặt

Dòng nước ngầm nằm phía dưới vùng ô nhiễm.

(2) Kỹ thuật Biosparging (tạo bọt sinh học)

Tương tự với Bioventing, chỉ khác là dòng nước ngầm nằm phía trên vùng bị ô nhiễm Trong kỹ thuật tại chỗ này, ​​không khí (oxy) được bơm vào dưới mực nước ngầm để tăng nồng độ oxy nước ngầm và nâng cao tỷ lệ phân hủy sinh học của các chất gây ô nhiễm do vi khuẩn.Hệ thống này làm tăng trộn trong vùng bão hòa, do

đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự tiếp xúc giữa oxy và đất và nước ngầm

Ưu điểm:

- Dễ dàng và chi phí cài đặt thấp

- Các điểm bơm không khí có đường kính nhỏ cho phép linh hoạt trong thiết

kế và xây dựng hệ thống

(3) Kỹ thuật injection recovery:

Bổ sung thêm các vsv bản địa hoặc vsv nhập vào các vị trí đất bị ô nhiễm Hai yếu

tố hạn chế việc sử dụng thêm các vi sinh vật trong một đơn vị đất xử lý là:

- Môi trường sống của vi sinh vật nhập khó cạnh tranh với vsv bản địa để phát triển và duy trì mức số lượng vsv hữu ích và

- Hầu hết các loại đất tiếp xúc dài ngày với chất thải phân hủy sinh học thường có vi sinh vật bản địa là kẻ xử lý hiệu quả, nếu đơn vị đất đai xử lý

được quản lý tốt

2 Sử dụng thực vật (phtoremediation):

Dùng thực vật loại bỏ chất gây ô nhiễm trong đất

Phương pháp này được sử dụng khi các phương pháp khác không có hiệu quả

Ưu điểm:

- Đơn giản

- Không tồn kém

- Thân thiện môi trường

- Tạo quang cảnh trong lành

Câu 4: Hãy trình bày và phân tích phương phap xử lý đất ô nhiễm Insitu

Biện pháp xử lý đất Ex situ:

Trước khi tiến hành các kỹ thuật xử lý, cần phải kiểm tra khu vực bị ô nhiễm, xem

là do nguyên nhân gì để đưa chất gì, sử dụng vi sinh vật nào và dùng phương pháp nào để xửa lý

(1) Kỹ thuật phơi đất (Land farming):

Là một kỹ thuật đơn giản, trong đó đất bị ô nhiễm được đào lên và trải rộng trên một mặt phẳng cho đến khi các chất ô nhiễm bị suy thoái

Mục đích là để kích thích vi sinh vật bản địa và tạo điều kiện thuận lợi cho sự suy thoái hiếu khí các chất gây ô nhiễm kỹ thuật này giới hạn trong xử lý lớp đất

bề mặt (khoảng: 10-35 cm)

(2) Ủ phân (Composting):

Trộn đất bị ô nhiễm với một lượng chất hữu cơ không có tính độc chất thải phân hữu cơ hay nông nghiệp

Sự hiện diện của các hữu cơ này sẽ hỗ trợ sự phát triển của một tập đoàn

vi sinh vật phong phú và làm nhiệt độ tăng lên Bởi kỹ thuật này, các chất gây ô nhiễm hydrocarbon sẽ bị phân hủy bằng cả con đường sinh học hóa học

địa

(4) Kỹ thuật rửa đất (land treatment): trải đất ô nhiễm lên lớp đất sét or lớp không

thấm nước, sau đó tưới dung dịch chứa nước + vi sinh vật + dinh dưỡng vào

(5) Kỹ thuật bùn nhão (bio - slurry):

Bio - slurry có thể được định nghĩa như là một bể được sử dụng để tạo ra ba pha (rắn, lỏng, khí), có khuấy trộn để tăng tốc độ xử lý sinh học của các chất gây ô nhiễm đất

Do việc tạo ra các điều kiện tối ưu dành cho môi trường và tỷ lệ khối lượng di chuyển cao trong bể, tốc độ xuống cấp của chất gây ô nhiễm là đáng kể điều kiện

lò phản ứng (pH, mức Nito, khí đi ra, vv ) phải được theo dõi chặt chẽ

(2 biện pháp sau k chú trọng lắm)

(6) nhiệt

Làm nóng đất để chuyển chất dễ bay hơi thành khí

(7) Quá trình lý hóa

Nghiền đất để tách các chất gây ô nhiễm

Câu 5: Cơ sở khoa học và các phương pháp xử lý đất ô nhiễm bằng thực vật?

Thuật ngữ Phytotechnology được dùng để giải thích các ứng dụng khoa học

và kỹ thuật trong nghiên cứu các vấn đề và cung cấp giải pháp bao gồm việc sử dụng thực vật Đây là việc làm rất quan trọng vì cho phép ứng dụng vai trò của thực vật trong cả 2 hệ thống: xã hội và tự nhiên Ý nghĩa của việc này là sử dụng thực vật như là một công nghệ sống để giải quyết các vấn đề môi trường

Vì Phytotechnology dựa trên nền khoa học môi trường và được xem xét hệ sinh thái như là thành phần trung gian giữa các hoạt động của con người và xã hội bao gồm môi trường tự nhiên

Có nhiều ứng dụng khác nhau của Phytotechnology Một vài ứng dụng trong các lĩnh vực như y tế, nông nghiệp và lâm nghiệp và các ứng dụng trong giải quyết các vấn đề môi trường Các ứng dụng của Phytotechnology trong môi trường thường được chia thành năm nhóm:

- Tăng cường khả năg thích nghi của các hệ thống tự nhiên đối với các hoạt động của con người

- Ngăn chặn sự giải phóng các chất gây ô nhiễm và làm thoái hoá môi trường

- Kiểm tra theo dõi sự giải phóng các chất gây ô nhiễm và các quá trình môi trường dể giảm thiêu tối đa sự suy thoái môi trường

- Phục hồi các hệ sinh thái bị suy thoái

- Các chỉ thị của hệ sinh thái để kiểm tra và đánh giá các loại công nghệ

Sử dụng Phytotechnology để tăng cường khả năng của hệ thống tự nhiên thu hút được nhiều sự quan tâm nhất Sự ngăn chặn các thành phần gây ô nhiễm bao gồm việc sử dụng Phytotechnology để tránh việc sản xuất và thải vào môi trường các chất độc hại hoặc thay đổi các hoạt động của con người để giảm thiểu tới mức tối đa mức độ tác động độc hại tới môi trường Việc này có thể gồm việc sản xuất các chất thay thế hay thiêt kế lại quá trình sản xuất Kiểm tra các thành phần gây ô nhiễm thường xuyên được giải phóng và áp dụng Phytotechnology để kiểm tra các chất này trước khi chúng được thải vào môi trường

Phục hồi sinh học bao gồm các biện pháp dùng Phytotechnology để khôi phục

và cải thiện hệ sinh thái đã bị suy thoái do các hoạt động tự nhiên hay của con

người Dùng Phytotechnology để kiểm tra và đánh giá các điều kiện của môi

trường bao gồm cả việc đưa các chất gây ô nhiễm và các chất tự nhiên hay là các chất do con người tạo ra có thể gây hại

ü Bay hơi qua lá (Phyto-volatilization)

v Xử lý bằng thực vật đối với đất ô nhiễm kim loại nặng

Kim loại nặng là các kim loại mà khối lượng của chúng trong đất lớn hơn 5g/cm3 KLN làm thay đổi cấu trúc quần thể thực vật tại khu vực ô nhiễm Vd về KLN:

Zn, Pd, As, Hg

Có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được biết là có khả năng hấp thụ kim loại Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác Các loài thực vật này thích nghi một cách đặc biệt với các điều kiện môi trường và khả năng tích luỹ hàm lượng kim loại cao có thể góp phần ngăn cản các loài sâu bọ và sự nhiễm nấm

3.1 Giả thuyết sự hình thành phức hợp: cơ chế loại bỏ các kim loại độc của các

loài thực vật bằng cách hình thành một phức hợp Phức hợp này có thể là chất hoà tan, chất không độc hoặc là phức hợp hữu cơ - kim loại được chuyển đến các bộ phận của tế bào có các hoạt động trao đổi chất thấp (thành tế bào, không bào), ở đây chúng được tích luỹ ở dạng các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ bền vững [1,4]

3.2 Giả thuyết về sự lắng đọng: các loài thực vật tách kim loại ra khỏi đất, tích

luỹ trong các bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rữa trôi qua biểu bì hoặc bị đốt cháy

3.3 Giả thuyết hấp thụ thụ động: sự tích luỹ kim loại là một sản phẩm phụ của cơ

chế thích nghi đối với điều kiện bất lợi của đất (ví dụ như cơ chế hấp thụ Ni trong loại đất serpentin)

3.4 Sự tích luỹ kim loại là cơ chế chống lại các điều kiện stress vô sinh hoặc hữu sinh: hiệu lực của kim loại chống lại các loài vi khuẩn, nấm ký sinh và các loài

sinh vật ăn lá đã được nghiên cứu [1,3,4]

1 Cơ chế kháng kim loại của thực vật?

Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng

Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp ứng một

số điều kiện cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh Tuy nhiên, hầu hết các loài thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao là những loài phát triển chậm và có sinh khối thấp, trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường rất nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao

Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các KLN như:

- Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại cao trong thân Các loài thực vật này phải kết hợp được 2 yếu tố là có thể tích luỹ kim loại trong thân và cho sinh khối cao

Có rất nhiều loài đáp ứng được điều kiện thứ nhất , nhưng không đáp ứng được điều kiện thứ hai Vì vậy, các loài có khả năng tích luỹ thấp nhưng cho sinh khối cao cũng rất cần thiết Khi thu hoạch các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ ra khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au, có thể được chiết tách ra khỏi cây

- Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sự hấp thụ của rễ hoặc kết tủa trong vùng rễ Quá trình này làm giảm khả năng linh động của kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm và làm giảm hàm lượng kim loại khuếch tán vào trong các chuỗi thức ăn

v 6 cơ chế kháng của tế bào.

ü Loại bỏ kim loại bằng barrier thấm: cơ chế này bảo vệ các thành phần quan trọng và nhạy cảm với kim loại của tế bào Với hình thành phức hợp vỏ

polysaccharide ngoại bào vì thế khả năng hấp thụ sinh học các ion kim loại

và ngăn cản chúng ko tương tác với thành phần quan trọng của tế bào Vỏ

polysaccharide ngoại bào có thể cung cấp các vị trí liên kết với cation kim loại

ü Active transport of the metal away from the micro organisms: vận chuyển tích cực chủ động, đại diện cho thể loại kháng kim loại các vi sinh vật dùng cơ chế

để loại bỏ kim loại ra khỏi tế bào chất

ü Intracellular sequestration metals by of proteinbinding:

• Cô lập kim loại trong tế bào bằng cách tích tụ kim loại trong tế bào chất để ngăn cản sự tiếp xúc của kim loại với các thành phần quan trọng của tế bào

ü Extracellular sequestration: tính kháng trên cs lắng đọng ngoại bào được giả thiết chỉ vi sinh vật cũng được tìm thấy trong nấm men và nấm mốc

ü Khử độc bằng enzyme để chuyển kim loại thành dạng ít độc hơn

• Khử Hg trong vi sinh vật, cả hai loại vi khuẩn gram+ và gram- đều biểu hiện tính kháng

• Hg độc vì nó gắn và làm bất hoạt các thiols là thành phần quan trọng của

ü Giảm tính nhạy cảm trong các tế bào mục đích

Câu 6: Cơ chế kháng kim loại của thực vật?

Trả lời:

1, Khái quát về ô nhiễm kim loại nặng:

1.1, Kim loại nặng:

Kim loại nặng là kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5, khối lượng riêng lớn hơn

5000 kg/m3 Kim loại nặng thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các cơ thể sinh vật mà thường tích lũy trong cơ thể chúng Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật

Một số kim loại nặng chứa một lượng nhỏ trong vsv nhưng rất cần thiết, như:

Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Mo,…

Nhưng một số lại gây độc cho cơ thể, như Cd, Pb, Tl, Cr, Ag, Hg,…

Nhìn chung, trừ Fe, các kim loại nặng khác nếu chứa > 0,1% đều gây độc cho thực vật tại vùng ô nhiễm

1.2, Giả kim loại:

Như As, se,…

1.3, Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất:

(1), Nguồn tự nhiên:

- Kim loại nặng được phát hiện ở mọi nơi trong đất đá

- Bị nhiễm từ quá trình rửa trôi, theo dòng nước cuốn từ các nơi khai khoáng, nơi

đổ bỏ kim loại

- Từ ô nhiễm không khí: mưa axit có chứa kim loại nặng, cũng như chất rắn ngoài

môi trường

(2), Nguồn nhân tạo:

- Các sản phẩm từ sản phẩm nông nghiệp và làm vườn Ví dụ: pesticides ( Cu, As,

Hg,…)

- Nguồn công nghiệp : các quá trình công nhiệp, đặc biệt là các quá trình liên quan

đến khai khoáng và chế biến quặng kim loại ( sơn, thuốc nhuộm, thuộc da, dệt

giấy,…)

- Nguồn rác thải chứa kim loại nặng : có thể là ở dạng rắn hay là dang lỏng ( bột

giặt, mỹ phẩm,…)

- Ngoài ra, còn một số kim loại nặng bị thụ động và đọng lại trong lòng đất

1.4 Các dạng kim loại nặng trong đất :

Trong đất, hấp phụ yếu trong đất, hợp chất với cacbonat, hợp chất với oxit sắt

và oxit Mn, hợp chất với chất hữu cơ, hợp chất với sunfit, trong cấu trúc khoáng

Phytoremediation là việc sử dụng cây xanh trong việc giảm nguy cơ tại chỗ

hoặc loại bỏ các chất gây ô nhiễm từ đất bị ô nhiễm, nước, trầm tích, và không khí

Phytoremediation là một thuật ngữ genneric cho một số cách mà thực vật có

thể được sử dụng để làm sạch đất bị ô nhiễm và nước Cây có thể phá vỡ hoặc làm

suy giảm các chất ô nhiễm hữu cơ, hoặc loại bỏ và ổn định các chất gây ô nhiễm

kim loại Điều này có thể được thực hiện thông qua một hoặc kết hợp các phương

pháp khác nhau

Nguyên tắc: - Có hiệu quả đối với mức ô nhiễm thấp hoặc trung bình

- Thực vật hấp thu, phân hủy và loại bỏ các độc tố ngay trong quá trình hấp thu nước và dinh dưỡng

- Độc tố chỉ được loại bỏ trong phạm vi của vùng rễ (Rhizosphere)

2.2 Các cơ chế cơ bản :

(1) Cơ chế chuyển dạng (Phyto transformation):

Dùng tv phân hủy các chất hữu cơ thành các chất đơn giản hơn rồi hút vào cơ thể tv

Tv được sử dụng như: tv nc ngầm( cây thuộc họ liễu gồm cây dương, cây liễu châu mỹ), các loại cỏ( lúa mạch đen, cỏ đuôi trâu, lúa miến, cây thóc), cây họ đậu ( cỏ ba lá, cỏ linh lăng, đậu đũa)

cơ có khả năng phân hủy sinh học (BTEX, TPH, PAHs,PCBs, thuốc bả vệ tv)

Những tv thường sd: cỏ có rễ sợi( lúa mì, cỏ đuôi trâu, lúa mạch đen), cây sản xuất các hợp chất phenol dâu tằm, táo, dâu cam vàng), tv ưa nước ngầm

Thực vật dc sử dụng là những cây ưa nước ngầm để kiểm soát nguồn nước, dùng các loại cỏ có rễ sợi để kiểm soát sói mòn hoặc những tv có tính chống chịu kim loại cao để xử lí đất, trầm tích và bùn thải bị ô nhiễm kim loại nặng

(4) Chiết (Phyto extraction):

Thừơng sd tv tích lũy kim loại để di chuyển và tập trung những kim loại từ môi trượng đất vào trong rễ, vào lá và những cơ quan khí sinh, sau đó đc lấy đi khỏi môi trường khi thu hoạch

Tv tốt nhất là cải bẹ xanh, hướng dương

(5) Lọc bằng rễ (Rhizo filtration):

Người ta dùng rễ cây để tập trung kim loại nặng

Bản chất là quá trình hấp phụ hoặc lắng đọng, kết tủa các chất ô nhiễm trên rễ

TV hoặc do tv hấp thụ chúng vào bên trong rễ từ dung dịch xung quanh vùng rễ do các quá trình sinh học và phi sinh học

Thực vật sử dụng là cây dâu tằm quả đỏ, cây táo tây, cây bạc hà lục, cây lúa, cây đậu

(6) Bay hơi (Phyto volatilization):

Bản chất là sự lấy đi và vận chuyển các chất ô nhiễm nhờ tv cùng với sự giải phóng các chất ô nhiễm hoặc dạng biến thể của chúng vào khí quyển

TV sử dụng: Cây dương, cỏ linh lăng, cải dầu, cải bẹ xanh, hướng dương

Câu 7: Phytochelatin và vai trò của chúng trong khử độc kim loại?

Phytochelatin( được kí hiệu là PC) có ý nghĩa rất quan trọng trong việc giải độc

các kim loại nặng, đây là những polypeptide đơn giản có nguồn gốc từ glutation và có công thức chung như sau:

(g-glutamyl-cysteiny)n – glycine

Do có nhiều nhóm SH nên chúng có khả năng kết hợp chặt với các kim loại nặng làm cho những kim loại nặng này không thể gây rối loạn trao đổi chất Sự tổng hợp Phytochelatin được kích thích bởi những kim loại nặng như Cd,Cu, Ag, Bi, Au…

Câu 8: Các thông số đánh giá chất lượng nước? Thế nào là nước thải?

Các thông số đánh giá chất lượng nước:

- Oxi hòa tan (DO)

- Chỉ số BOD

- Chỉ số COD

- Chỉ số N, P

- Chỉ số vệ sinh (E.coli)

Định nghĩa nước thải:

- Nước thải là chất lỏng được tạo ra sau quá trình sử dụng của con người ( sinh hoạt và sản xuất) hoặc chảy qua vùng đất ô nhiễm và đã làm thay đổi tinhd chất ban đầu của chúng

- Nước thải có nhiều nguồn gốc khác nhau: nước thải sinh hoạt, nước thải từ các nhà máy công nghiệp (nhà máy giấy, dệt, hóa chất…), nhà máy chế biến thực phẩm (các lò giết mổ, đồ hộp, xuất khẩu…)

Câu 9: Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước? các chất gây ô nhiễm môi trường nước?

Ô nhiễm nước là: bất cứ sự thay đổi về mặt vật lý, hóa học hay sinh học mà sự thay đổi này có tác hại đến SV hay sự thay đổi này làm cho nước không thích hợp cho bất kỳ mục đích sử dụng nào

• Nguyên nhân gây ô nhiễm nước

1 Nước thải của khu CN và chế biến

- Nước thải từ các cơ sở sản xuất CN, tiểu thủ CN đến nước thải CN không có đặc điểm chung và mức độ ô nhiễm phụ thuộc vào từng ngành sản xuấtVí dụ: Nước thải từ các khu vực chế biến thực phẩm chứa nhiều chất hữu

cơ nhưng nước thải của nhà máy chế biến da ngoài CHC còn có các kim loại nặng và chất tẩy rửa

2 Các chất độc hại từ các hoạt động nông nghiệp

- Nền nông nghiệp nước ta đang đi vào mức độ thâm canh cao với việc sử dụng ngày càng nhiều phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật hóa học và

hàng loạt các biện pháp khác nhằm mục đích khai thác chạy theo năng suất và sản lượng Lối canh tác trên đã làm cho đất đai ngày càng thoái hóa, tồn

dư các chất độc hại trong đất ngày càng cao, nguồn bệnh tích lũy trong đất ngày càng nhiều dẫn đến phát sinh 1 số dich hại không thể dự báo trước

3 Nước thải từ khu dân cư

- Nước thải từ các hộ gđ, bệnh viện, khách sạn, trường học,… và các điểm vui chơi giải trí có hàm lượng các CHC cao, dễ bị phân hủy sinh học như cacbonhydrate, protein, chất dinh dưỡng( P, N ), nước thường có màu đen Mức độ ô nhiễm phụ thuộc vào chất lượng cuộc sống, lượng nước sử dụng và hệ thống tiếp nhận nước thải ở từng nơi

- Loại nước thải này chưa qua xử lý mà thải thẳng vào song ngòi sẽ làm tăng hàm lượng chất rắn lơ lửng gây hiện tượng phú dưỡng, gia tăng mùi hôi và nhiều vi trùng

4 Nước chảy tràn mặt đất

- Do nước mưa hoặc do thoát nước từ đồng ruộng là nguồn gây ra ô nhiễm nước sông, ao, hồ

- Khối lượng và đặc điểm của nước mưa chảy tràn phụ thuộc vào diện tích của vùng , thành phần, khối lượng chất ô nhiễm trên bề mặt vùng nước chảy qua

5 Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên

- Nhiễm phèn: các quá trình phèn hóa trong đất, khi gặp nước phèn sẽ hòa tan gây ra ô nhiễm nguồn nước

- Nhiễm do mặn: Nước mặn theo thủy triều hoặc từ các mỏ muối trong lòng đất khi hòa lẫn trong 1 môi trường nước làm cho nước bị ô nhiễm clo, Na khá cao

• Các chất gây ô nhiễm nguồn nước

- Các chất thải hữu cơ là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu trong nguồn nước mặt, chúng chứa rất nhiều kim loại nặng, sunfua, axit, chì, chất rắn lơ lửng … với hàm lượng lớn gây nên ô nhiễm nghiêm trọng

- Các chất thải chứa vi sinh vật: gồm vi khuẩn, virus gây bệnh cho người, động vật, thực vật cũng như hệ vi sinh vật trong nước

- Chất phóng xạ ảnh hưởng tới quá trình tự làm sạch của nguồn nước, tích lũy lâu có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người

Câu 10: Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước?

ý nghĩa của chỉ tiêu BOD? Trong thực tế xử lý nước thải chỉ số BOD đang giảm lại tăng lên trong 1 thời gian (khoảng 1-2h), giải thích hiện tượng?

Bất cứ sự thay đổi nào về mặt vật lý, hóa học hay sinh học mà sự thay đổi này có tác hại đến sinh vật hay sự thay đổi này làm cho nước không thích hợp cho bất kì mục đích sử dụng nào thì được xem là ô nhiễm môi trường nước

• Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước:

v Nhu cầu oxy sinh hóa hay nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxigen Demand, BOD) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí BOD thể hiện các chất hữu cơ có thể bị oxy hóa bằng VSV có ở trong nước

v Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxigen Demand, COD) là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa toàn bộ các chất hữu cơ có trong mẫu nước thành CO2 và nước COD cho thấy toàn bộ chất hữu cơ (và cả các nhóm

vô cơ có tính khử) có trong nước bị oxy hóa bằng tác nhân hóa học

v Chất lơ lửng: Là các chất không tan trong nước và được xác định bằng cách lọc 1 mẫu nước qua giấy lọc tiêu chuẩn

• NHU CẦU OXY SINH HÓA (BOD) CỦA NƯỚC THẢI

v Quá trình này được tóm tắt như sau:

Chất hữu cơ + O2 -à CO2 + H2O

vi sinh vật tế bào mới (tăng sinh khối)

v Đơn vị tính: mg/l

v Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải: BOD càng lớn thì nước thải (hoặc nước nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại.

v Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ

có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào bản chất của chất hữu cơ

có trong nước thải, các chủng loại vsv, nhiệt độ nguồn nước cũng như vào một số chất có độc tính trong nước

v Xác định BOD để:

o Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước thải

o Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý

o Xác định hiệu suất xử lý của một số công trình

o Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý được phép thải vào các nguồn nước

v Trong thực tế, người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học mà chỉ xác đinh lượng oxy cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20°C trong bóng tối (tránh hiện tượng quang hợp trong nước), chỉ số này được gọi là BOD5

v Hạn chế của phương pháp phân tích BOD:

o Yêu cầu VSV trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống đủ lớn và các VSV bổ sung cần phải được thích nghi với môi trường

o Nếu nước thải có các chất độc hại phải xử lý sơ bộ loại bỏ bớt các chất đó, sau đó mới có thể tiến hành phân tích, đồng thời cần chú ý giảm ảnh hưởng của các vi khuẩn nitrat hóa

o Thời gian phân tích quá dài (5 hoặc 3 ngày)

• Trong thực tế xử lý nước thải chỉ số BOD đang giảm lại tăng lên trong 1 thời gian (khoảng 1-2h), giải thích hiện tượng:

Trong xử lí nước thải, khi ta cung cấp oxi để sự oxi hóa các chất hữu cơ ở trong nước thải, khi lượng chất hữu cơ đã giảm xuống, lượng oxi cần cung cấp sẽ giảm nên chỉ số BOD sẽ giảm xuống Nhưng do sau đó xảy ra quá trình phản nitrat hóa cùng với sự chết đi của tế bào vi sinh vật, chúng sẽ bị oxi hóa, nhu cầu oxi lại tăng lên trong khoảng thời gian 1-2h, rồi sau đó sẽ giảm.

Câu 11: Hoạt động sống của vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải diễn ra như thế nào?

Nước thải mới có lượng ít vsv, đặc biệt là nước thải công nghiệp qua công đoạn xử lý nhiệt có khi lúc đầu hầu như không có vsv Nước thải trong hệ thống thoát nước qua một thời gian, dù rất ngắn, cũng đủ cho vsv thích nghi, sinh sản và phát triển tăng sinh khối (trừ những loại nước thải có chất độc, ức chế hoặc diệt vsv…)

Quần thể vsv ở các loại nước thải là không giống nhau Mỗi loại nước thải

có hệ vsv thích ứng Song nói chung vsv trong nước thải đầu là vsv hoại sinh và dị dưỡng chúng không thể tổng hợp được các chất hữu cơ làm vật liệu xây dựng tế bào mới cho chúng, trong môi trường sống của chúng cần phải có mặt các chất hữu

cơ để chúng phân hủy, chuyển hóa thành vật liệu xây dựng tế bào, đồng thời chúng phân hủy các chất nhiễm bẩn nước đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước hoặc tạo thành các loại khí khác (CH4, H2S…)

Quá trình làm sạch nước thải gồm 3 giai đoạn sau

ü Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt vsv

ü Khuếch tán và hấp thụ các chất ô nhiễm nước qua màng bán thấm vào trong tế bào vsv

ü Chuyển hóa các chất này trong nội bào để sinh ra năng lượng và tổng hợp các vật liệu mới cho tế bào vsv

Các giai đoạn có mối liện hệ chặt chẽ Kết quả là nồng độ các chất nhiễm bẩn nước giảm dần, đặc biệt là vùng gần tế bào vsv nồng độ chất hữu cơ ô nhiễm thấp hơn vùng ở xa Đối với sản phẩm vsv tiết ra thì ngược lại Phân hủy các chất hữu cơ chủ yếu xảy ra trong tế bào vsv.

Cơ chế quá trình phân hủy các chất trong tế bào vsv tóm tắt như sau:

ü Hợp chất bị oxi hóa trước tiên là các hidratcacbon và một số chất hữu

cơ khác

ü Đường, rượu và một số chất hữu cơ khác là các sản phẩm đặc trưng của quá trình oxi hóa nhờ vsv hiếu khí Các chất này phân hủy thành CO2 và H2O trung tâm của quá trình oxi hóa khử hày là quá trình hô hấp trong tế bào vsv hiếu khí

v Quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ trong nước thải

1 Quá trình phân hủy hiếu khí: các phản ứng xảy ra trong quá trình này là

do các vsv hoại sinh hiếu khí hoạt động cần có oxi để phân hủy các chất hủy cơ nhiễm bẩn vào trong nước

CxHyOz + O2 enzyme _› tế bào vsv +CO2+ H2O+ C5H7NO2 - ∆H

Đây là phương trình sơ giản tóm tắt quá trình sinh tổng hợp tạo thành tb vsv

ü Tự oxi hóa chất liệu tế bào

C5H7NO2 + O2 enzyme _› CO2 + H2O + ∆H

2 Qúa trình phân hủy kị khí: là những quá trình phân hủy các hợp chất hữu

cơ và vô cơ trong điệu kiện không có oxi bởi các vsv kị khí

Quá trình gồm 2 giai đoạn

ü Giai đoạn thủy phân : dưới tác dụng của các enzyme thủy phân do vsv tiết ra các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân

ü Giai đoạn tạo khí: sản phẩm thủy phân sẽ được tiếp tục bị phân giải và tạo thành sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp các khí chủ yếu là CO2 và CH4.

Câu 12: Hệ vi sinh vật trong nước thải và rác thải giống và khác nhau như thế nào? Các nhóm nào đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lí nước thải và rác thải

TL

Giống nhau: đều chứa các nhóm vi sinh vật gây hại : vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, nấm men, nấm mốc, virus,

Khác nhau:

vi sinh vật trong nước thải :

- chứa nhiều chất hữu cơ giàu dinh dưỡng dễ phân giải nên chứa nhiều

vi khuẩn

- vi sinh vật gây bệnh tường sống không lâu trong nước thải vì đây không phải môi trường thích hợp, chúng tồn tại tỏng một thời gain nhất định tùy loài

vi sinh vật trong rác thải :

- nhóm vi sinh vật lướn nhất là vi khuẩn

- trong rác thải chứa hàm lượng xenllulose nhiều , chứa nhiều loại vi sinh vật phân giải: nấm sợi, xạ khuẩn,

Các nhóm nào đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lí nước thải

- chủ yếu là vi khuẩn và nấm men quyết định quá trình làm sạch ngoài ra còn có nấm mốc và tảo đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa các chất gây ô nhiễm môi trường khác

- vi khuẩn và nấm menphaan hủy chuyển hóa các chất hữu cơ thành các chất đơn giản hơn và cuối cùng là các muối vô cơ và CO2

nhóm nào đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lí rác thải:

- vi khuẩn: vi khuẩn hiếu khí phân giải xenllulose

- nấm sợi: phân giải xenllulose mạnh hơn vi khuẩn vì chúng tiết vào môi trường enzym ngoại bào nhiều hơn vi khuẩn

- nấm ưa nhiệt chúng có thể tổng hợp enzym bền nhiệt hơn, chúng sinh trưởng và phân giải nhanh xenllulose

- xạ khuẩn: phân giải phế thải khá mạnh

Câu 13: Quan hệ tương tác giữa VSV và các thực vật thủy sinh trong quá trình tự làm sạch nước

Quá trình tự làm sạch của nước liên quan tới hoạt động sống của sinh vật thủy sinh Quá trình hoạt động sống của chúng dựa trên quan hệ cộng sinh (hoặc hội sinh) của toàn bộ quần thể sinh vật có trong nước

Mối quan hệ giữa các loại sv, thủy sv trong nước và quá trình tự làm sạch nước thải trong ao, hồ:

- Ở tầng nước mặt O2 được cung cấp từ quá trình hòa tan từ không khí do quá trình chuyển động của làn sóng, gió Lượng oxy này cũng có thể được cung cấp bởi quá trình quang hợp của tảo Nhờ có oxy, quá trình chuyển hóa của các vsv hiếu khí diễn ra mạnh => các chc nhanh chóng bị phân hủy tạo ra CO2, nitrit, nitrat, muối phootphat Các chất này lại được rong, tảo sử dụng trong quá trình quang hợp của chúng Như vây, VK hiếu khí và tảo tạo ra một vong khép kín của sự chuyển hóa vật chất Ngoài ra còn có mốc và tảo đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa các chất bẩn gây ô nhiễm môi trường khác

Trong nước thải, thong qua hoạt động sống, tảo cung cấp O2 cho môi trường, tiết vào môi trường các chất kháng sinh tiêu diệt mầm bệnh có trong nước thải nhất là khu hệ VSV gây bệnh đường ruột, Tảo còn gây cản trở sự phát triển của 1 số VSV gây bệnh khác, cạnh tranh nguồn dinh dưỡng của chúng, Trong nước thải tảo còn

hấ thu 1 số kim loại nặng và các tia bức xạ

- Ở tầng nước đáy không có oxy, các vc có tỉ trọng cao sẽ lắng xuống Phần lớn

là những chất khó phân hủy Các vsv yếm khí phát triển, nó sẽ tham gia chuyển hóa các chc thành các axit hữu cơ, các loại rượu => các vsv khác sẽ tiếp tục chuyển hóa thành khí methan, sulfua hydro, và các chất khác, các loại khí khác Trong

đó CO2 và NH3 rất có ý nghĩa cho sự phát triển của rong và tảo Ngược lại thì sự

pt của rong và tảo tạo ra oxy lại không thuận lợi cho sự pt của vsv yếm khí Tuy nhiên oxy được tạo ra trên tầng mặt một phần bay vào không khí, một được vsv hiếu khí sd nên hầu như không ảnh hưởng đến sự pt của vsv yếm khí Các sinh khối chết của rong, tảo, vsv lại là nguồn chất dd lắng xuống đáy cho vsv yếm khí.Vai trò của VK+ nấm: chúng phân hủy chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành các chất đơn giản hơn, cuối cùng là muối vô cơ, CO2 Trong điều kiện có lợi cho VSV chúng có khả năng khoáng hóa 1 cách hoàn toàn chất vẩn hữu cơ để làm sạch nước

- Thực vật bậc cao

Thực vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình ổn định nước

+ Thực vật nổi nhận chất dd qua bộ dễ Bao gồm các loại bèo chúng pt rất mạnh trong MT nước thải Bộ rễ của bèo là nơi cư trú của nhiều loài vsv ngoài ra, còn có rau muống, họ sen, súng

+ Thực vật ngập trong nước như rong, các loại TV bấc có vai trò quan trọng trong chuyển hóa vật chất Thực vật ngập nước còn cung cấp oxy cho vsv

ð Mối quan hệ giữa vsv, các loại tảo, thực vật có mqh thông qua oxy và các chất dd cơ bản.

Thông thường Protein, tinh bột được phân giải nhanh nhất; xenlulozo, lignin, mỡ, sáp bị phân giải chậm hơn nhiều và sự phân giải xảy ra không hoàn toàn Vì vậy

mà hệ VSV cũng thay đổi theo quá trình phân giải và thành phần các hợp chất chứa trỏng nước thải để làm sạch môi trường nước

- Nhược điểm:

+ Thời gian sử lý khá dài, cần mặt bằng rộng

+ Trong quá trình xử lý phải phụ thuộc vào đk thời tiết tự nhiên, nhiệt độ thấp của mùa đông, gặp mưa sẽ gây tràn ảnh hưởng đến nơi khác

Câu 14: Thế nào là sinh trưởng lơ lửng và ứng dụng của dạng sinh trưởng này trong xử lý nước thải?

Trả lời:

Sinh trưởng lơ lửng: VSV sinh sản và phát triển thành các bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong các bể xử lý sinh học Các VSV này tạo thành lớp bùn hoạt tính có vai trò phân hủy các chất hữu cơ để xây dựng tế bào mới

và tạo thành sản phẩm cuối cùng là dạng khí Chúng sinh trưởng ở trạng thái

lơ lửng và xáo trộn cùng với nước, cuối cùng các chất dinh dưỡng cạn kiệt, các bông cặn lắng thành bùn

Ứng dụng của sinh trưởng lơ lửng trong xử lý nước thải

Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng được dùng phổ biển Có 3 dạng chính: quá trình phân hủy kỵ khí với xáo trộn hoàn toàn, quá trình tiếp xúc kỵ khí và bể phản ứng kỵ khí mẻ liên tục Nhưng chủ yếu vẫn là quá trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn và được thực hiện trong công trình thường được gọi là bể metan Phân hủy kị khí với sinh trưởng lơ lửng không cần có mặt của O2 Sinh khí metan hay phân hủy các chất hữu cơ trong bể metan ở 35-37oC hoặc 50-55oC

(hình các bạn tự vẽ nhé, mình tìm trên mạng nhưng ko có hình như thầy vẽ)

a Xử lý bằng phương pháp tiếp xúc kị khí (bể lên men có thiết bị trộn và có

bể lắng riêng)

Phương pháp này gồm 1 bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết

bị điều chỉnh bùn hoạt tính

• Bể phản ứng có thể làm bằng bê tông, bằng thép hay chất dẻo có chống ăn mòn ở phía trong, cách nhiệt Khuyấy trộn bằng cách bơm không khí vào qua chứa lằm bằng vật liệu không rỉ

• Bể lắng coi như một thiết bị cô đặc, vì bùn hoạt tính có nồng độ cao và từ đây cho bùn hồi lưu trở về bể phản ứng

Phương pháp này ít chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng, thích hợp xử lý phân chuồng, xử lí các nước thải đặc như trong cn đồ hộp, cất cồn, cn hóa chất…

Với 2 bể (metan và lắng) tách riêng cho phép phản ứng ở mỗi bể độc lập với nhau và tạo ra một số thuận lợi:

• Chuyển bùn từ bể này sang bể khác dễ dàng, quá trình bảo dưỡng và khởi động lại đơn giản

• Lọc bỏ H2S sinh ra do khử sulfat và khí này sẽ ức chế quá trình và xử lý khí gaz ở ngoài

• Tách được một phần các chất khoáng của bùn nhờ máy li tâm

Hiệu quả của phương pháp loại bỏ BOD5 tới 80 – 95% và COD 65 – 90%

Đối với nước thải công nghiệp có BOD cao, xử lý bằng phương pháp tiếp xúc kị khí rất hiệu quả Nước thải chưa xử lý được khuấy trộn với bùn tuần hoàn

và sau đố được phân hủy trong bể phản ứng kín không cho không khí vào Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn nước đi vào bể lắng hoặc tuyển nổi: nước trong đi ra, nếu chưa đạt yêu cầu xả vào các nguồn nước thì phải xử lý trực tiếp bằng phương phấp hiếu khí với aeroten hoặc lọc sinh học, bùn kị khí sau khi lắng được hồi lưu để nuôi cấy trong nước thải mới Lượng sinh khối VSV kị khí thấp nên bùn dư thừa là rất ít

b Xử lý nước thải ở lớp bùn kị khí với dòng hướng lên ( lên men ở lớp bùn)

Bể phản ứng có thể làm bằng bê tong, thép không rỉ được cách nhiệt với bên ngoài Trong bể phản ứng với dòng nước dâng lên qua nền bùn rồi tiếp tục vào bể lắng đặt cùng với bể phản ứng

Khí metan tạo ra ở giữa lớp bùn Hỗn hợp khí –lỏng và bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng Với quy trình này, bùn tiếp xúc được nhiều với chất hữu cơ

có trong nước thải và quá trình phân hủy xảy ra tích cực Các loại khí tạo ra trong điều kiện kị khí chủ yếu là CH4 và CO2 sẽ tạo ra dòng tuần hoàn cục bộ, giúp cho việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho chúng ổn định Một số bọt khí

và hạt bùn có bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn hợp phía trên bể Khi va phải lớp lưới chắn phía trên các bọt khí bị vỡ và hạt bùn được tách ra lại lắng xuống dưới

Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, vận tốc dòng nước hướng lên phải giữ ở khoảng 0,6 – 0,9 m/h

Bùn trong bể metan là sinh khối VSV kị khí và tùy nghi đóng vai trò phân hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ Bùn hoạt tính này hình thành 2 vùng rõ rệt: khoảng ¼ chiều cao từ lớp đáy bể lên là lớp bùn do các hạt keo tụ, trên lớp này là lớp bùn lơ lửng gồm các bông cặn chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hoàn

từ ngăn lắng rơi xuống

Bùn hoạt tính trong bể phản ứng có nồng độ cao cho phép bể làm việc với tải trọng cao Để đảm bảo bể làm việc với nồng độ bùn cao, người ta phải cấy giống VSV của pha axit và pha sinh metan Lấy các giống VSV tự nhiên sống trên phân trâu, bò tươi để cấy với nồng độ thích hợp Bể phải vận hành với chế độ thủy lực ≤ ½ công suất thiết kế, sau 2 – 3 tháng mới đạt được nồng độ bùn cần thiết Nếu không cấy giống tự nhiên sau 3 – 4 tháng mới đạt nồng độ bùn cần thiết

Câu 15: Thế nào là sinh trưởng bám dính và ứng dụng dạng sinh trưởng này trong xử lý nước thải như thế nào?

Trong dòng nước thải có những vật rắn làm giá đỡ (giá nang), các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) sẽ bám dính trên bề mặt Trong số các vi sinh vật có những loài sinh ra các polysacarit có tính chất như là các chất dẻo, tạo thành màng (màng sinh học) màng này cứ đầy dần thêm và thực chất đây là sinh khối vi sinh vật dính bám hay cố định trên các chất mang Màng này có khả năng ô xi hóa các chất hữu

cơ có trong nước hoặc khi chảy qua hoặc tiếp xúc, ngoài ra màng này có khả năng hấp thụ các chất lơ lửng hoặc trứng giun sán…

Trong quá trình xử lý sinh học, các vi sinh vật chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ phát triển thành màng dính bám hay gắn kết vào các vật liệu trơ như đá, xỉ gỗ, sành sứ, chất dẻo Quá trình này còn được gọi là quá trình màng sinh học hay màng cố định, xảy ra ở các công trình xử lý nước thải, như lọc sinh học hoặc đĩa quay sinh học

Màng sinh học là tập hợp các loài vi sinh vật khác nhau, có hoạt tính oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước khi tiếp xúc với màng Màng dày tuwd 1-3 mm và hơn nữa Mầu của màng thay đổi theo thành phần của nước thải từ màu vàng xám đến màu nâu tối Trong quá trình xử lý nước thải chảy qua phin lọc sinh học có thể cuốn theo các hạt của màng vỡ với kích thước 15- 30 µm có màu sáng hoặc nâu

• Ứng dụng dạng sinh trưởng này trong sử lý nước thải:

Màng sinh học được tạo thành chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí và các phin lọc sinh học là các công trình làm sạch nước hiếu khí, nhưng thực ra đây phải coi

là hệ tùy tiện màng sinh học có thể oxi hóa được tất cả các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước thải màng này dần bịt các khe giữa các hạt cát, phin lọc giữ lại các tập chất, các thành phần sinh học có trong nước làm cho vận tốc nước lọc chậm dần và phin làm việc có hiệu quả hơn Nó hấp phụ giữ lại các vi khuẩn cũng như các tạp chất hóa học Nó oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước và nước được dần

dần làm sạch Nếu lớp màng này quá dày ta có thể dùng nước rửa, sục nước để loại

bỏ màng và phin sẽ chảy nhanh hơn, hiệu quả lọc có giảm, nhưng dần được hồi phục

Câu 16: Bùn hoạt tính là gì? Các loại hình công nghệ xử lí nước thải bằng bùn hoạt tính

TL

Bùn hoạt tính (màng vi sinh vật): là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau, bùn hoạt tính là bông màu vàng nâu dễ lắng, có kích thước từ 3-150um Những bông này bao gồm các vi sinh vật sống và cơ chất rắn (40%), vi sinh vật sống bao gồm:

vi khuẩn ,nấm men, nấm mốc, một số nguyên sinh động vật, giun,

Các loại hình công nghệ xử lí nước thải bằng bùn hoạt tính

- bể sinh học : nước thải có chứa vi sinh vật tham gia xử lí được tưới từ trên xuống lớp vật liệu lọc hay tấm mang theo nguyên tắc chênh lệch thế năng, khi dòng nước thải chảy qua vật liệu lọc hay tấm mang, vi sinh vật

sẽ phát triển tạo thành màng vi sinh vật, khi đó sẽ xảy ra quá trình oxi hóa các chất bẩn có trong nước thải

- bể sục khí (Aeroten): ở bể oxi hóa, bùn hoạt tính lấy từ bùn gốc sau khi qua giai đoạn khởi động, ở đây bùn hoạt tính gặp oxi không khí được bơm vào bể sẽ tiến hành oxi hóa và khoáng hóa các chất bẩn trong nước thải một cách khá triệt để Đảm bảo bùn hoạt tính trong bể lắng là 2-4g/lit

- bể methane cổ điển: bể này được xử dụng xử lí cặn lắng và bùn hoạt tính

dư trong trạm xử lí nước thải Hầu hết các trạm xử lí nước thải thành phố đều xử dụng kiểu bể này

- bể lọc khí AF: bể lọc khí sinh học với dòng chảy ngược qua bông bùn hoạt tính UASB

Câu 17: phân tích quá trình sinh học diễn ra trong bể xử lý nước thải hiếu khí Các quá trình sinh học xảy ra trong bể Aerotank

Quá trình sinh học xảy ra qua 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Bùn hoạt tính hình thành và phát triển Lúc này, cơ chất và

chất dinh dưỡng đang rất phong phú, sinh khối bùn còn ít Theo thời gian, quá trình thích nghi của vi sinh vật tăng, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng mạnh Vì vậy, lượng oxy tiêu thụ tăng dần vào cuối giai đoạn này rất cao Tốc độ tiêu thụ oxy vào cuối giai đoạn này có khi gấp 3 lần ở giai đoạn 2 Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ tăng dần

+ Giai đoạn 2: Vi sinh vật phát triển ổn định, hoạt lực enzym đạt Max và

kéo dài trong thời gian tiếp theo Tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt Max, các chất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất Tốc độ tiêu thụ oxy gần như không thay đổi sau một thời gian khá dài

+ Giai đoạn 3: Tốc độ tiêu thụ oxy có chiều hướng giảm dần và sau đó lại

tăng lên Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ giảm dần và quá trình Nitrat hóa amoniac xảy ra Sau cùng, nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm và quá trình làm việc củaa Aerotank kết thúc

Màng sinh học được đặc trưng bởi cấu trúc không đông nhất, tính đa dạng di truyền, tương tác cộng đồng phức tạp và một lớp màng ngoại bào được tạo nên bởi các hợp chất cao phân tử

Sự hình thành màng sinh học:

1 Tế bào vi khuẩn bơi tự do, tiếp xúc với các bề mặt và sắp xếp ngẫu nhiên trên bề mặt, tự sắp xếp thành các nhóm

2 Các tế bào thu thập được bắt đầu sản xuất một lớp chất lỏng

3 Các tế bào báo hiệu cho nhau để nhân lên và tạo thành microcolony

4 Gradient hóa học phát sinh và thúc đẩy sự cùng tồn tại của các loài đa dạng

và trạng thái trao đổi chất

5 Một số tế bào trở về hình thức sống tự do và tách ra khỏi quần thể, để tạo thành các màng sinh học mới

Sự bám dính trên bề mặt: các CHC đầu tiên kết hợp với bề mặt với một

lượng nhỏ Ngay lập tức những chất hữu cơ hình thành một lớp kiểm soát tích điện âm, điện tích âm hút ion dương và cacbon hữu cơ hòa tan Giúp tế bào vsv tiếp cận và bắt đầu bám dính Ngoài ra hấp thụ các phân tử hữu cơ như một nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật

Sự bám dính trên bề mặt là nhờ lực hút của bề mặt, lực tương tác giữa hệ thống và vật di động, áp suất thẩm thấu, áp suất thủy tĩnh

Ø Sự tăng trưởng của các màng sinh học vượt ra ngoài thành sẽ dẫn đến việc giải phóng sinh vật tiên phong ra ngoài khối

Ø Việc phát tán giúp vi khuẩn bắt đầu một chu kỳ mới trên màng sinh học tương tự

v Các quá trình xử lý nước thải bằng màng sinh học

Xử lí nước thải qua phin lọc sinh học

Nước thường được xử lí cơ học qua các phin lọc nước phỏng theo các mô hình thấm nước tự nhiên trên bề mặt đất phin lọc nước có thể là các thùng , bể, thậm chí là ao hồ

Vật liệu lọc: cát, sỏi Dưới cùng là lớp sỏi cuội đã được rửa sạch có kích thước nhỏ dần theo chiều cao của lớp lọc, ở lớp trên được trải vào cát vàng hạt to rồi đến nhỏ

Nước qua lớp cát nhỏ trên cùng rồi thấm dần qua lọc Bề mặt lớp cát cần rộng vì nước thấm qua lọc tương đối chậm Chiều dày lớp cát từ 7-10cm

Trên bề mặt những hạt cát, sỏi, đá và giữa chúng sẽ tạo thành một màng nhày như gelatin và lớn dần lên, đó là màng sinh học

Màng sinh học được tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, các

vi sinh vật khác và cả động vật nguyên sinh

Khi nước thải chảy qua màng lọc sinh học, do hoạt động sống của quần thể

vi sinh vật sẽ thay đổi thành phần nhiễm bẩn của các chất hữu cơ có trong nước Các chất hữu cơ dễ phân giải được vsv sử dụng trước với tốc độ nhanh, đồng thời

số lượng của quần thể tương ứng này phát triển nhanh Các chất hữu ơ khó phân giải sẽ được sử dụng sau với tốc độ cũng chậm hơn, quần thể vsv đồng hóa chúng phát triển muộn màng hơn

Hệ vsv trong màng lọc sinh học: ngoài cùng lớp màng là lớp hiếu khi, lớp trung gian là các vi khuẩn tùy tiện Lớp sâu bên trong màng là lớp kị khí

Màng sinh học có thể oxi hóa được tất cả các chất hữu cơ dễ phân hủy trong nước thải Màng này dần bịt kín các khe giữa các hạt cát, phin lọc giữ lại các tạp chất, các thành phần sinh học có trong nước làm cho vận tốc nước qua lọc chậm dần và phin làm việc có hiệu quả hơn

Nó hấp phụ giữ lại các vi khuẩn cũng như các tạp chất hóa học Nó oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước Nếu lớp màng quá dày, ta có thể dùng nước rửa, sục nước để loại bỏ màng và phim sẽ chảy nhanh hơn

Hiệu quả của phin lọc chậm giữ được tới 99% vi khuẩn có trong nước

Đĩa quay sinh học RBC

Đĩa quay sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng được làm bằng PVC hoặc PS, lắp trên một trục Các đĩa này được đặt ngập vào nước một phần và quay chậm khi làm việc Đây là công trình xử lí nước thải bằng màng sinh học dựa trên sự sinh trưởng gắn kết của vsv trên bề mặt của các vật liệu đĩa

Khi quay, màng sinh học tiếp xúc với CHC trong nước thải và sau đó tiếp xúc với oxi khi ra khỏi nước thải Đĩa quay được nhờ moto hoặc sức gió Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tiếp xúc được với không khí vừa tiếp xúc được với CHC trong nước thải

Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt động của RBC là lớp màng sinh học Khi bắt đầu vậ hành các vsv trong nước bám vào vật liệu và phát triển ở đó cho đến khi tất cả vật liệu được bao bởi lớp màng nhầy dày chừng 0,16-0,32cm

Vi sinh vật trong màng bám trên đĩa quay gồm vi khuẩn kị khí tùy tiện như

Pseudomonas, Micrococcus, vsv hiếu khí như Bacillus thường ở lớp trên của

màng

Câu 19: Các vấn đề thường gặp trong bể aerotank, lọc nhỏ giọt và biện pháp khắc phục?

Trả lời: