Công nghệ sinh học môi trường

CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG TS. Lê Phi Nga TS. Jean-Paul Schwitzguebéls CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG n Bài giảng được sử dụng cho giáo viên lên lớp n Đối tượng làcác học viên cao học chuyên ngành Công nghệ môi trường, Viện Môi trường vàTài nguyên, ĐHQG Tp HCM n Mục tiêu: Học viên cần nắm vững các khái niệm, nguyên lý của các công nghệ sinh học đã được ứng dụng, các điều kiện ảnh hưởng vàyếu tố thành công n Làmôn học tự chọn, yêu cầu học viên đã cónhững kiến thức cơ bản về: -Sinh vật học -Vi sinh vật môi trường -Sinh thái môi trường -Công nghệ môi trường ĐỐI TƯỢNG GIẢNG, MỤC TIÊU, YÊU CẦU CƠNG NGHỆ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG Không Khí O 2 , N 2 , CO 2 H 2 O Mặt trời (Năng lượng) Thực vật Đất + Nước (Dinh dưỡng) Động vật ăn cỏ Động vật ăn thòt (sinh vật tiêu thụ) Các loài vi sinh, động vật không xương sống (sinh vật phân hủy) CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG Tham gia bảo vệ v ải tạo mơi trường, giữ c n bằng sinh thái V TRÍCỦA CNSH-MT TRONG SINH THÁI CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG Không khí Nước Đất PHẠM VI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG Chất thải asia.cnet.com/ ./chil dren_bronze2_sc.jpg VAI TRÒ CỦA CNSH MT CNSH Môi tr ng tham gia vào cá uátr nh ử lý nước cấp, nước thải, bùn thải , nước mặt bị ô nhiễm, đất ô nhiễm, khíô nhiễm vàcòn cóthể dùng như công cụ để điầu tra đánh giáô nhiễm CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG n “Công nghệ” cóthểứng dụng rộng r n “ inh học”: sử dụng cơ thể sinh học, một quátr nh sinh học hay một phản ứng sinh học n “ i trường”: giải quyết những vấn đề của môi trường như điều tra ô nhiễm, cải tạo ô nhiễm, xử lý chất thải KHÁI NIỆM CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG -Nucleic acid DNA, RN -Protein / enzyme -Lipids -Polysaccharides CÔNG CỤ SINH HỌC ĐƯỢC SỬ DỤNG n Vi sinh vật: trong nước, đ t n Th c vật: cạn bán ngập ngập nước n Động vật không xương sống trong bùn và đất n Cao phân tử sinh học CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG “ Công nghệ sinh học môi trường làsựkết hợp về mặt nguyên lý của nhiều ngành khoa học vàkỹthuật để sử dụng những khả năng sinh hóa to lớn của các vi sinh vật, thực vật hay một phần cơ thể của những sinh vật này để phục hồi, bảo vệ môi trường vàsửdụng bền vững nguồn tài nguyên” EPFL/LE (L i n nt l i hn NH NGH A CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG Ô nhiễm không khí Cá ch t ô nhi m thường g p NO , Ox, SOx, c n ất h ơ ễ hơi (VO ) , Kim ại n n ( O i xin / n , CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG Ô nhiễm t và nước Cá chất ô nhiễm: oc bon ( , ợ chất cơ l ( , , ợ chất n thơm chứ nitơ ( N ợ chất h ơ( Vô cơ ( 3 , 4 ) • im loại n ng (Cd, Cr, Pl, Zn, Cu) [...]... quả xử lý ? CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SINH (BIO EMED ON) Công nghệ CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG BIOREMEDIATION: CÁC DẠNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ • Kích hoạt và oxy ostimualation thêm chất dinh dưỡng • Tăng cườn • Theo dõi quá trình làm sạch tự nhiên Bioattenuation ioaugmentation Thêm vi sinh vật CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SINH (BIO EMED... thải chứa carbonhydrat, cenllulose CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG Xử lý ô nhiễm bằng phương pháp vi sinh BIOREMEDIATIO CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SINH BIOREMEDIATION Nguyên lý CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SINH: Sinh lý của vi khu n tế bào vi khuẩn n ng lượng e chất cho điện t (nguồn n ng lượng) e sinh tổng hợp chất nhận carbon N điện... khí và k khí v Công nghệ sinh metan từ nước thải và ch t thải rắn Công nghệ sinh hydro v Công nghệ t o etanol từ ch t thải chứa carbonhydrat, cenllulose • • CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG TRÌNH GIẢNG 0 Ế )- ti p the tiết: Xử lý ch t thải đi kèm t o sản ph m ioco e ion) v Nguyên lý xử lý hiếu khí và k khí v Công nghệ sinh metan t nước thải và ch t thải rắn Công nghệ sinh hydro v Công nghệ t o etanol... Thêm: c Dinh d ng t t o bọ Ch t ổn nh B ph n ng Bể tách n c Cung cấp khí công nghệ Biostimualation, Bioaugmentation Đất, bùn đã xử lý CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM ĐẤT : Kỹ t ật H ải ố Lớp đất ô nhiễm Lớp cát Đườ ước Lớp vật liệu đá i hoặc xây xi măng công nghệ Biostimualation, Bioaugmentation t ưới CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM ĐẤT : Kỹ t ật ải t ... là chất cho điện tử CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SINH: Cơ chế “ ng hóa” ch t ô nhiễm tế bào vi khuẩn năng lượng e e sinh tổng hợp chất cho điện tử Chất ô nhiễm (nguồn n ng = nguồn lượng) carbon Chất ô nhiễm là n chất nhận điện tử (o nitrate sulfate arbonic) N P S e Vi lượng ồn carbon CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SINH: Biến đổi ch t... PHƯƠNG PHÁP VI SINH (BIO EMED ON) X LÝ Đ T Ô NHIỄM CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG Ử L Ô NHIỄM ĐẤT : CÁC K THU T NG D NG Xử lý bên ngoài v trí ô nhiễm - sit Xử lý t i v trí ô nhiễm in- sit Bùn nhão o-slurr Cung c p không khí Trải trên t and treatmen Đánh đống ủ M i kỹ thuật được sử d ng công nghệ Biostimualation, Bioaugmentation CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM ĐẤT : Kỹ t ật n nh Sàng t h t... carbonic) CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SINH: Biến đổi ch t ô nhiễm theo cơ chế gián tiếp năng lượng e e     sinh tổng hợp chất cho electron ngu n năng lượn carbon N P S Fe e Chất ô nhiễm Sự biến đổi chất ô nhiễm xảy ra hoàn toàn bên ngoài tế bào vi khuẩn chất nhận electron hí oxygen nitrate sulfate khí carboni Chất ô nhiễm bị biến đổi CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG CHẤT... NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ÔXY HOÁ TRỰC TIẾP CHẤT Ô NHIỄM OH COOH COOH OH benzene catechol O2 O2 NH3 NH2OH O2 CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG KHỬ BIẾN I CH T Ô NHI M TRONG I U KIỆN K KHÍ CH3 COOH COOH COOH H2O + 4e- NH4+ + NO2- H2O + 4e- ANAMMOX N2 + 2H2O CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG KHỬ HALOGEN DO VI SINH V TK KHÍ tetrachloroethene PC Cl Cl Cl Cl Desulfitobacterium strain PC £¢¡P HCl trichloroethene C Cl... dầu CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG CHẤT Ô NHIỄM LÀ CHẤT NH N IỆN TỬ Quá trình khử nitrát kị khí: NO3- + 2e- + 2H+ NO2- + H2O N2 VD: Paracoccus species, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeruginosa and Rhodobacter sphaeroides … Quá trình khử sulphat kị khí : Acetat+ 3H+ SO42- 2H2O+ H2S + 2CO2 VD: Desulfovibrionaceae , Desulfobacteriaceae, Desulfobulbusaceae … Cơ chế sinh l CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG... CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG VAI TRÒ CỦA ÔXY VÀ CHẤT THAY THẾ ÔXY Vai trò c a ôxy trong phân h y Hiếu khí : 1 Chất nhận điện tử cuối của quá trình hô hấp 2 oxy hóa chất ô nhiễm trực tiếp Vai trò của chất thay thế ôxy trong phân hủy Kị khí : 1 Chất nhận điện tử cuối của quá trình hô hấp là: Ion ợp ch t (NO3, SO4, Fe(III), Mn(IV), CO2, 2 Tham gia biến dạng chất ô nhiễm (khử) CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG . về: -Sinh vật học -Vi sinh vật môi trường -Sinh thái môi trường -Công nghệ môi trường ĐỐI TƯỢNG GIẢNG, MỤC TIÊU, YÊU CẦU CƠNG NGHỆ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG. CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG n Công nghệ cóthểứng dụng rộng r n “ inh học : sử dụng cơ thể sinh học, một quátr nh sinh học hay một phản ứng sinh học