Các qúa trình sinh học trong xử lý môi trường và xử lý nước thải.Các qúa trình sinh học trong xử lý môi trường và xử lý nước thải.Các qúa trình sinh học trong xử lý môi trường và xử lý nước thải.Các qúa trình sinh học trong xử lý môi trường và xử lý nước thải.Các qúa trình sinh học trong xử lý môi trường và xử lý nước thải.
TRƯỜNG ĐH TÀI NGUYÊN & MÔI TRƯỜNG TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG MÔN HỌC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TPHCM, Năm học 2010 - 2011 TRONG CÔNG NGHỆ MT GVC.TS Tôn Thất Lãng CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN Tổng quan Thành phần phân loại vi sinh vật Sự trao đổi chất vi sinh vật Sự sinh trưởng vi sinh vật Quá trình sinh học hiếu khí Quá trình sinh học kị khí Quá trình sinh học thiếu khí Quá trình nitrat hóa CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN Quá trình khử nitrat Quá trình xử lý phốt phot phương pháp sinh học Quá trình chuyển hóa hợp chất chứa lưu quỳnh Quá trình chuyển hóa kim loại nhờ vi sinh vật 1.1 Tổng quan Vi sinh vật gì? Chúng có đặc điểm chung gì? Hình sau thuộc nhóm VSV? a c b d LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VI SINH VẬT Antonie van Leewenhoek (1632-1723) phát minh kính hiển vi Louis Pasteur (1822-1895) người đặt móng có đóng góp lớn lao nghiên cứu vi sinh vật Một số cống hiến L Pasteur Vi Sinh Vật (VSV)? Cơ thể sống có kích thước nhỏ Bao gồm: + Hệ vi thực vật (microflora) + Hệ vi động vật (microfauna) Các vi sinh vật môi trường nước bao gồm: + Sinh vật (plankton): bao gồm VS thực vật (phytoplankton), VS động vật (zooplankton); + Sinh vật đáy (benthos) gồm VSV nhỏ lớn (benthophyte) động vật đáy (zoobenthos) Một số đặc điểm chung VSV Kích thước nhỏ bé Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh Năng lực thích ứng mạnh, Phân bố rộng, chủng loại nhiều Có vai trò to lớn HST đời sống người (có ích lẫn có hại) 1.2 PHÂN LOẠI VI SINH VẬT Theo R H Whittaker (1920 – 1981) phân loại VSV thành giới 1.10 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT PHOTPHO TRONG TỰ NHIÊN Sơ đồ vòng tuần hoàn photpho tự nhiên 1.10 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT PHOTPHO TRONG TỰ NHIÊN C Sự phân giải lân hữu VSV Các hợp chất lân hữu đất có nguồn gốc từ xác động vật, thực vật phân xanh, phân chuồng… 1.10 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT PHOTPHO TRONG TỰ NHIÊN Sự chuyển hóa hợp chất photpho hữu thành muối H3PO4 thực nhóm VSV phân hủy photpho hữu Những VSV có khả tiết enzym photphataza để xúc tác cho trình phân giải Các VSV phân hủy lân hữu theo sơ đồ tổng quát: 1.10 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT PHOTPHO TRONG TỰ NHIÊN VSV phân giải lân hữu chủ yếu thuộc chi : Bacillus Pseudomonas B mycoides B megatherium Pseudomonas sp 1.10 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT PHOTPHO TRONG TỰ NHIÊN D Sự phân giải lân vô VSV Sự sinh sản axit trình sống số nhóm VSV làm cho có khả chuyển hợp chất photpho từ dạng khó tan thành dạng dễ tan Sản phẩm trình phân giải lân vô CO2 1.10 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT PHOTPHO TRONG TỰ NHIÊN Các vi khuẩn nitrat hóa sống đất có khả phân giải lân vô theo phương trình Các vi khuẩn sulfat hóa có khả phân giải photphat khó tan VS tạo thành H2SO4 trình sống 1.10 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT PHOTPHO TRONG TỰ NHIÊN Ngoài nhóm VSV có khả tạo thành axit hữu trình sống làm cho dạng photpho khó tan thành dễ tan Aspergillus niger B butyricus Pseudomonas radiobacter 1.11 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT LƯU HUỲNH TRONG TỰ NHIÊN A Vòng tuần hoàn lưu huỳnh tự nhiên Lưu huỳnh đất thường dạng muối vô CaSO4, Na2SO4, FeS2…một số dạng hữu Trong thể sinh vật, S nằm thành phần axit amin chứa lưu huỳnh metionin, xystein nhiều loại enzym quan trọng 1.11 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT LƯU HUỲNH TRONG TỰ NHIÊN B Sự oxy hóa hợp chất lưu huỳnh a Sự oxy hóa hợp chất lưu huỳnh vi khuẩn tự dưỡng hóa Một số vi khuẩn tự dưỡng hóa có khả oxy hóa hợp chất lưu huỳnh vô Thiosulfat, khí sunfua hydro, lưu huỳnh nguyên chất thành SO42- 1.11 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT LƯU HUỲNH TRONG TỰ NHIÊN Năng lượng sinh trình oxy hóa VSV sử dụng để đồng hóa CO2 tạo thành đường Các loài vi khuẩn có khả oxy hóa hợp chất lưu huỳnh Thiobacillus thioparus Thiobacillus thioxidans Ngoài có số vi khuẩn có khả oxy hóa hợp chất S vô Thiobacillus denitrificans Begiatra minima 1.11 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT LƯU HUỲNH TRONG TỰ NHIÊN b Sự oxy hóa hợp chất S vi khuẩn tự dưỡng quang Oxy hóa H2S thành SO42- Các vi khuẩn thuộc họ Thiodaceae chlorobacteria thường oxy hóa H2S tạo C6H12O6, H2SO4, S 1.11 KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT LƯU HUỲNH TRONG TỰ NHIÊN c Sự khử hợp chất S vô VSV Quá trình phản sulfat hóa trình khử hợp chất S vô thành H2S Nhóm VSV tiến hành trình gọi nhóm vi khuẩn phản sulfat hóa Chất hữu đóng vai trò cung cấp hydro trình khử SO4 1.12 Vi sinh vật xử lý kim loại nặng Vi sinh vật có khả oxy hóa khử làm thay đổi trạng thái oxy hóa khử kim loại làm độc tính kim loại Cơ chế giải độc kim loại nghiên cứu nhiều trường hợp giải độc thủy ngân Pseudomonas aeruginosa 1.12 Vi sinh vật xử lý kim loại nặng • Thủy ngân tồn dạng oxy hóa khử HgO, Hg+, Hg2+ Dạng Hg2+ có độc tính cao Pseudomonas aeruginosa chuyển thành HgO nhờ tác dụng enzym NADP – Hg2+ reductase 1.12 Vi sinh vật xử lý kim loại nặng Cơ chế kháng kim loại bao gồm: • Cơ chế bơm kim loại độc khỏi tế bào, ngăn ngừa nhiễm độc tế bào • Cơ chế khử độc phản ứng oxy hóa khử, biến kim loại từ trạng thái oxy hóa khử có độc tính cao thành dạng độc tính ... Thành phần phân loại vi sinh vật Sự trao đổi chất vi sinh vật Sự sinh trưởng vi sinh vật Quá trình sinh học hiếu khí Quá trình sinh học kị khí Quá trình sinh học thiếu khí Quá trình nitrat hóa CHƯƠNG... CƠ BẢN Quá trình khử nitrat Quá trình xử lý phốt phot phương pháp sinh học Quá trình chuyển hóa hợp chất chứa lưu quỳnh Quá trình chuyển hóa kim loại nhờ vi sinh vật 1.1 Tổng quan Vi sinh vật... chuyển hóa 1.4 Quá trình sinh trưởng phát triển Quá trình sinh trưởng phát triển đặc tính VSV sống Sinh trưởng phát triển lúc diễn lúc a Sự sinh trưởng Các phương pháp kiểm tra sinh trưởng