Vi hóa sinh kỹ thuật môi trường

Vi hóa sinh kỹ thuật môi trường

TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG MỤC LỤC Trang MỤC LỤC 1 DANH SÁNH HÌNH .4 DANH SÁCH BẢNG 5 CHƯƠNG 1 SINH VẬT TRONG CÁC NGUỒN NƯỚC TỰ NHIÊN 1 1. CÁC NGUỒN NƯỚC .1 2. SỰ NHIỄM BẨN NGUỒN NƯỚC 2 2.1. Nhiễm bẩn tự nhiên 2 2.2. Nhiễm bẩn nhân tạo .3 3. PHÂN LOẠI NGUỒN NƯỚC THEO MỨC ĐỘ NHIỄM BẨN .4 CHƯƠNG 2 VI SINH VẬT TRONG NƯỚC THẢI 6 1. LÝ THUYẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC .6 1.1. Xử lý hiếu khí .7 1.2. Xử lý kỵ khí .9 2. ĐỘNG HỌC CÁC QUẦN THỂ SINH VẬT TRONG CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 10 2.1. Cùng tranh nhau một loại thức ăn 11 2.2. Loài này ăn loài khác .11 2.3. Mối quan hệ mật độ cá thể giữa các quần thể vi sinh vật 11 3. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÁC QUÁ TRÌNH TỰ NHIÊN .14 3.1. Cánh đồng tưới, cánh đồng lọc 14 3.2. Hồ sinh vật hay hồ Oxy hóa .16 4. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT .19 4.1. Tăng trưởng tế bào .19 4.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất nền .19 4.3. Tăng trưởng tế bào và sử dụng cơ chất 20 4.4. Ảnh hưởng của chuyển hóa nội bào .21 4.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ .22 5. QUÁ TRÌNH TỰ LÀM SẠCH CỦA NGUỒN NƯỚC MẶT .23 5.1. Quá trình tự làm sạch .23 5.2. Vai trò của các loài thuỷ sinh vật trong quá trình tự làm sạch nguồn nước .28 5.3. Ảnh hưởng của các chất bẩn đối với nguồn nước 29 6. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 32 6.1. Bể lọc sinh học nhỏ giọt 32 6.2. Bể bùn hoạt tính .39 6.3. Bể Mêtan 46 6.4. Bể tự hoại .51 6.5. Bể lắng hai vỏ và bể lắng trong kết hợp lên men .51 CHƯƠNG 3 VI SINH VẬT TRONG CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ 52 1. VI SINH VẬT PHÂN HỦY CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ .52 2. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY CỦA VI SINH VẬT .52 2.1 Động học của quá trình phân hủy hiếu khí chất thải rắn hữu cơ .52 2.2 Động học của quá trình phân hủy kỵ khí chất thải rắn hữu cơ .53 3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY CHẤT HỮU CƠ .56 3.1 Các loại vi sinh vật 56 3.2 Các loại quá trình trao đổi chất của vi sinh vật .58 Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 1 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG 3.3 Nhu cầu dinh dưỡng cho sự phát triển của vi sinh vật 59 4. COMPOST 61 4.1 Quá trình làm phân compost hiếu khí .61 4.2 Ưu điểm và nhược điểm của quá trình làm phân compost 63 5. BIOGAS 64 6. BÃI CHÔN LẮP .65 CHƯƠNG 4 VI SINH VẬT TRONG KHÔNG KHÍ .66 1. SỐ LƯỢNG VÀ CHỦNG LOẠI VI SINH VẬT TRONG KHÔNG KHÍ .66 2. CÁC LOẠI BỆNH LIÊN QUAN ĐẾN KHÔNG KHÍ .66 3. KIỂM SOÁT VI SINH VẬT TRONG KHÍ .67 4. LẤY MẪU VI SINH VẬT TRONG KHÔNG KHÍ .68 5. ẢNH HƯỞNG CỦA MƯA ĐỐI VỚI VI SINH VẬT TRONG KHÔNG KHÍ .69 CHƯƠNG 5 VI SINH VẬT GÂY BỆNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU VỆ SINH 70 1. NHỮNG VI SINH VẬT GÂY BỆNH 70 1.1 Khái niệm về dịch tế bào học và các đường truyền bệnh .70 1.2 Những bệnh truyền nhiễm qua nước .71 2. NHỮNG CHỈ TIÊU VỆ SINH VỀ VI SINH VẬT TRONG NƯỚC .74 2.1 Những khái niệm chung về những vi sinh vật chỉ thị vệ sinh .74 2.2 Đánh giá nước dùng để ăn uống 76 CHƯƠNG 6 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG .80 1. PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG BẰNG NHIỆT .80 1.1 Khử trùng trực tiếp bằng ngọn lửa 80 1.2 Khử trùng bằng nhiệt khô .80 1.3 Khử trùng bằng nước sôi .80 1.4 Khử trùng bằng Autoclave áp suất, nhiệt độ .81 1.5 Phương pháp khử trùng Fraction .83 1.6 Phương pháp khử trùng Pasteur 83 1.7 Khử trùng bằng dầu nóng 83 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG VẬT LÝ .83 2.1 Phương pháp lọc (Filtration) .83 2.2 Khử trùng bằng tia cực tím (Ultraviolet Light) 84 2.3 Các dạng tia khử trùng khác (Other Type of Radiaton) .85 2.4 Sóng siêu âm Ultrasonic Vibbration (U.V) .85 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN .86 3.1 Phương pháp làm khô .86 3.2 Phương pháp hạ nhiệt độ .86 4. CÁC NHÂN TỐ HÓA HỌC KHỬ TRÙNG QUAN TRỌNG .87 4.1 Halogen .88 4.2 Phenol và các hợp chất phenol 89 4.3 Kim loại nặng 89 4.4 Alcohol (rượu) .90 5. CÁC NHÂN TỐ HÓA HỌC KHÁC 90 5.1 Formaldehyde 90 5.2 Ethylene Oxyde (EtO) .91 5.3 Glutaraldehyde 91 5.4 Hydrogen Peroxyde (H2O2) 91 5.5 Xà bông và chất tẩy rữa 92 5.6 Thuốc nhuộm 92 Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 2 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG 5.7 Acid .93 BÀI THỰC HÀNH 94 BÀI 1: GIỚI THIỆU .95 BÀI 2: KIỂM TRA TỔNG SỐ VI KHUẨN .97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 3 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG DANH SÁNH HÌNH Trang Hình 1. 1: Chu trình thủy văn .1 Hình 1. 2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của giới hạn dinh dưỡng lên tốc độ tăng trưởng đặc biệt 20 Hình 1. 3: Các vùng nhiễm bẩn của dòng chảy 24 Hình 1. 4: Ảnh hưởng của chất bẩn đối với sự sống – hoạt động của vi sinh vật trong nước sông 24 Hình 1. 5: Chu trình sinh hoá tự nhiên trong sông hồ .28 Hình 1. 6: Đường cong oxy hoà tan và số lượng VK tương ứng trong dòng sông bị nhiễm .30 Hình 1. 7: Độ hoà tan oxy trong nước ở các nhiệt độ khác nhau 30 Hình 1. 8: Sự hoà tan oxy trong dòng chảy rối .31 Hình 1. 9: Sự hoà tan oxy trong dòng chảy chậm .31 Hình 2. 1: Các đường cong tiêu thụ oxy xác định bằng phương pháp Warburg .9 Hình 2. 2: Quá trình phân hủy kỵ khí .10 Hình 2. 3: Đồ thị về các loài vi khuẩn chủ đạo sơ cấp và thứ cấp 12 Hình 2. 4: Sự sinh trưởng tương đối của các loài vi sinh vật khi xử lý nước thải chứa chất hữu cơ 13 Hình 2. 5: Mối quan hệ hỗ sinh giữa tảo và vi khuẩn .14 Hình 2. 6: Sơ đồ hoạt động của hồ sinh vật 18 Hình 2. 7: Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh vật 33 Hình 2. 8: Sơ đồ nước chảy trên bề mặt hạt vật liệu lọc .36 Hình 2. 9: Sơ đồ chuyển hóa vật chất giữa màng nước chuyển động và màng nước cố định 37 Hình 2. 10: Bể thổi khí – SBR 40 Hình 3. 1: Vi khuẩn hình que 57 Hình 3. 2: Men 57 Hình 3. 3: Đống ủ compost .61 Hình 3. 4: Luống ủ compost và máy xáo trộn .62 Hình 4. 1: Ô nhiễm không khí do công nghiệp .66 Hình 4. 2: Ô nhiễm không khí do cháy rừng .67 Hình 4. 3: Thiết bị thu mẫu khí .68 Hình 4. 4: Lấy mẫu không khí ngoài hiện trường .69 Hình 6. 1: Autoclave .81 Hình 6. 2: Autoclave công nghiệp .82 Hình 6. 3: Máy lọc 84 Hình 6. 4: Máy sản xuất tia cực tím 84 Hình 6. 5: Máy phát sóng siêu âm 86 Hình 6. 6: Phun hóa chất khử trùng 87 Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 4 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 1. 1: Hệ số nhiệt hoạt động đối với các quá trình xử lý sinh học 22 Bảng 1. 2: Hệ số động học đối với quá trình bùn hoạt tính của nước thải sinh hoạt 22 Bảng 1. 3: Hệ số động học đối với quá trình phân hủy kỵ khí các loại cơ chất 23 Bảng 1. 4: Lượng sản phẩm sơ cấp trong các hố (theo Vinberg 1960) .26 Bảng 1. 5: Chỉ tiêu hóa học và vi trùng học về mức độ nhiễm bẩn của các loại nguồn nước .5 Bảng 2. 1: Sự hấp thụ vi khuẩn Bact Ptrodigiosum của các loại hạt đất 15 Bảng 2. 2: Số vi khuẩn hoại sinh trong bể lọc sv khi xử lý nước thải nhà máy sữa .34 Bảng 2. 3: Lượng màng sinh vật và số vi khuẩn hoại sinh ở các chiều cao khác nhau trong bể lọc khi xử lý nước thải nhà máy sữa .35 Bảng 3. 1: Các chất nhận điện tử trong phản ứng của vi sinh vật .58 Bảng 3. 2: Phân loại vi sinh vật theo nguồn năng lượng và carbon của tế bào .59 Bảng 3. 3: Khoảng nhiệt độ của các nhóm vi sinh vật 60 Bảng 3. 4: Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân compost hiếu khí .63 Bảng 6. 1: Tóm tắt các tác nhân vật lý được sử dụng để kiểm soát VSV .87 Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 5 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG 1 SINH VẬT TRONG CÁC NGUỒN NƯỚC TỰ NHIÊN Nhìn chung những quá trình sinh hóa diễn ra trong các nguồn nước thiên nhiên không phức tạp như khi xử lý chất thải, vì các chất hữu cơ trong nước thiên nhiên, nước cấp ít hơn, cả về lượng lẫn loại các chất. Một trong những nhiệm vụ của người kỹ sư môi trường là phải cung cấp nước sạch, vô trùng cho dân. Chúng ta hãy xét các loại nguồn nước, sự nhiễm bẩn và quá trình tự làm sạch của nước nguồn, đặc biệt là nguồn nước mặt để tạo cơ sở cho sự hiểu biết và làm việc sau này. 1. CÁC NGUỒN NƯỚC Tất cả các loại nước trong thiên nhiên đều qua dạng nước mưa. Nước bay hơi từ đại dương, ngưng tụ lại thành những đám mây rồi lại rơi xuống lục địa ở dạng mưa, tuyết. Sau đó nước tập trung vào sông hồ rồi lại chải ra biển - đại dương. Chu trình thủy văn được minh họa ở (hình 1.1). Đối với chúng ta, kỹ sư môi trường có thể phân biệt 3 loại nguồn nước: Đó là nước mưa, nước mặt và nước ngầm. Hình 1. 1: Chu trình thủy văn Nước mưa. Về mặt vệ sinh - vô trùng học và hóa học, thì nước mưa sạch nhất, chỉ có nhược điểm là nồng độ muối trong đó quá ít, nhưng rất dễ khắc phục bằng cách cho thêm muối vào. Tuy nhiên trong thực tế người ta chỉ dùng nước mưa làm nguồn nước cục bộ cho những đối tượng yêu cầu ít nước. Nước ngầm. Về mặt vệ sinh thì nước ngầm kém hơn nước mưa, nhưng sạch hơn nước mặt. Nhiều khi không xử lý mà vẫn sử dụng được. Thực chất nước ngầm là do Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 1 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG nước mặt thấm xuống đất. Thành phần hóa lý của nước ngầm tùy thuộc cấu tạo địa chất và thành phần nước mặt. Đối với nước ngầm, sự nhiễm bẩn về vi khuẩn rất đa dạng. Thông thường nước ngầm, mạch nông bị nhiễm bẩn nhiều hơn so với nước ngầm mạch sâu. Càng thấm sâu xuống lòng đất, vi khuẩn càng ít đi bởi lớp đất trên cùng có khả năng giữ lại hầu hết các vi khuẩn. Nhiều số liệu cho thấy ở dưới các hố phân, vi khuẩn không thể xâm nhập xuống chiều sâu 30 - 40 cm cách mặt đất. Tuy nhiên có khi ở độ sâu 1,5 m và hơn nữa cũng phát hiện thấy có vi khuẩn và làm nước ngầm bị nhiễm khuẩn. Các chất hóa học thấm xuống lòng đất sâu hơn. Nhưng trong quá trình thẩm thấu cùng với nước xuống đất, các chất đó có thể bị thay đổi thành phần. Chẳng hạn cách mặt đất 0,5 m nhiều chất hữu cơ đã bị phân hủy - bị oxy hóa. Người ta đã nghiên cứu, phân tích và cho thấy, ở độ sâu 30,5 cm, BOD không vượt quá 5 mg/l, thậm chí khi BOD ban đầu trên mặt đất đạt tới 100 mg/l. Ở độ sâu đó không còn thấy photphat nữa. Vi khuẩn và hóa chất không chỉ thẩm thấu theo chiều sâu, mà còn khuếch tán theo chiều ngang. Thí nghiệm cho thấy, cùng với nước ngầm các hóa chất cũng bị khuếch tán xa hơn vi khuẩn. Khoảng cách khuếch tán tùy thuộc lượng bẩn ban đầu, tính chất đất, kích thướt hạt. Tuy nhiên, có thể coi rằng vi sinh vật không thể thấm vào giếng nước cách xa nguồn bẩn 20 m đối với đất pha sét, 200 m đối với đất cát (Jucốp và Ampolski 1951). Nước mặt. Khi mưa rơi xuống mặt đất, chảy vào các sông hồ nên gọi là nước mặt. Nước mặt bẩn nhất cả về vi sinh vật, chất hữu cơ, vô cơ. Nước mặt rất giàu các chất dinh dưỡng - môi trường tốt cho nhiều loại vi sinh vật phát triển, kể cả nấm và động vật hạ đẳng. 2. SỰ NHIỄM BẨN NGUỒN NƯỚC Sự nhiễm bẩn nguồn nước có thể do tự nhiên hoặc nhân tạo. Các chất bẩn có thể ở dạng chất lơ lửng, keo, tan, chất độc, vi sinh vật, sinh vật,… Sự nhiễm bẩn tự nhiên: là do mưa rơi xuống mặt đất, kéo theo các chất bẩn xuống sông hồ hoặc do các sản phẩm sống – hoạt động phát triển của sinh vật, vi sinh vật – kể cả xác chết của chúng. Sự nhiễm bẩn do nhân tạo: chủ yếu do nước thải vùng dân cư đô thị, công nghiệp cũng như tàu thuyền xả ra. 2.1. Nhiễm bẩn tự nhiên Trên đây ta xét nước mưa ở góc độ nguồn cung cấp, bây giờ ta xét nước mưa – là một loại nước thải, một tác nhân vận chuyển chất bẩn vào sông hồ. Như đã biết, nước mưa hoặc tuyết là nguồn bổ cập cho nguồn nước mặt, nước ngầm. Thành phần nước mưa biến đổi theo thời gian, không gian, và tùy thuộc lượng các tạp chất bẩn trong không khí, trên mặt đất. Chẳng hạn, ở gần các trung tâm công nghiệp, nước mưa sẽ bảo hòa các khí thải của công nghiệp ngay trên không và bão hòa các chất bẩn công nghiệp cả trên mặt đất. Nếu ở trong những khu vực nghiên cứu hạt nhân thì nước mưa chứa cả các chất phóng xạ… Ngay cả lượng mưa cũng ảnh hưởng tới thành phần nước sông hồ. Nếu tính rằng với thời gian 20 phút, thì lượng nước mưa ở Hà Nội hay ở các thành phố Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 2 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ở Việt Nam sẽ là bao nhiêu và tập trung vào sông hồ chứa bao nhiêu chất bẩn từ các mặt phủ, mặt đất ở các vùng? Nước mưa cũng rất bẩn và ảnh hưởng nhiều tới chế độ dòng chảy của sông hồ và chất lượng nước trong đó. 2.2. Nhiễm bẩn nhân tạo Nước thải đô thị. Là nước thải sinh hoạt và công nghiệp trong phạm vi đô thị. Hàng ngày trung bình mỗi người thải ra 1 lượng chất bẩn đáng kể 65g chất lơ lửng, 35g BOD5 (nước đã lắng), 40g BOD20 (nước đã lắng), 8g nitơ amon, 1,7g photphat theo P2O5, 9g clorua. Ở nước Mỹ và Tây Âu, các giá trị trên còn cao hơn. Trong nước thải đô thị chứa rất nhiều vi sinh vật, giun sán, cả vi sinh vật gây bệnh, nhất là vi sinh vật gây bệnh đường ruột. Những vi sinh vật chiếm một khối lượng đáng kể các chất hữu cơ trong nước thải. Về thành phần cơ lý, các chất bẩn trong nước thải bao gồm các chất lơ lửng không tan (huyền phù), keo và tan. Theo Heukelekian và Balmat, trong nước thải sinh hoạt các chất dạng huyền phù chứa 80% là hữu cơ, keo và các chất tan chủ yếu là các chất khoáng. Các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt là những chất béo, đạm (chứa nitơ), đường (chứa carbon), như xenlulo, hemixenlulo, pectin, tinh bột,….Ngoài ra trong nước thải còn chứa cation Na+, K+,…. Nước thải sản xuất – công nghiệp. Nhiều lĩnh vực công nghiệp tiêu thụ và thải ra một lượng nước khổng lồ như công nghiệp luyện kim đen, hóa học, chế biến lọc hóa dầu, dệt nhuộm, thực phẩm…Thành phần, tính chất nước thải công nghiệp rất đa dạng. Ngoài các chất bẩn thông thường, trong nước thải công nghiệp còn chứa nhiều chất độc hại. Khi lẫn với nước nguồn chúng sẽ tiêu diệt các loài thủy sinh vật. Khi nền công nghiệp càng phát triển, các chất bẩn mới xuất hiện càng nhiều, mức độ độc của chúng đối với vi sinh vật lại chưa rõ. Vì vậy phải xác định độ độc của các chất cũng như nồng độ giới hạn cho phép của chúng đối với các loài vi sinh vật, phải xác định mức độ cần thiết làm sạch, các phương pháp xử lý nước thải. Trong các xí nghiệp công nghiệp còn có cả loại nước thải quy ước sạch. Đó là các loại nước làm nguội thiết bị, sản phẩm, nhất là các nhà máy nhiệt điện. Tuy nước này không bẩn, nhưng có thể ngẫu nhiên do sự cố thiết bị nên cũng có thể làm nhiễm bẩn nguồn nước. Các loại nước này có thể làm nhiệt độ nước nguồn tăng lên, làm nghèo oxy trong đó hoặc làm sinh vật bị tiêu diệt. Nước tưới tiêu - thủy lợi. Trong nông nghiệp sử dụng nhiều nước để tưới ruộng. Hệ thống nước tưới tiêu của thủy lợi là sản phẩm quan trọng trong cách mạng xanh. Nước tưới ruộng phần lớn thấm xuống đất và bay hơi, một phần qui lại hồ. Phần nước này mang theo chất lơ lửng xói mòn từ đất, nhiều loại độc, thuốc trừ sâu…Vì khối lượng nước này quá nhiều, không thể thực hiện xử lý làm sạch được. Kết quả, một mặt gây ô nhiễm nguồn nước, mặt khác làm giảm độ phì của đất. Một điều nguy hiểm đối với các vùng khô, bay hơi mạnh, những kênh mương tưới rất nông cạn, nên lượng nước mất đi do bay hơi rất lớn. Kết quả làm tăng hàm lượng muối trong nước tưới và nước trồng, làm thay đổi thành phần nước ngầm. Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 3 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Sự nhiễm bẩn do vận tải đường thủy. Vận tải đường thủy là vận tải kinh tế nhất. Tuy chậm nhưng ngày nay hình thức này rất phổ biến. Có thể nói ở các nước từ 50 -90% hàng hóa được vận tải bằng đường thủy. Trong công nghiệp lọc hóa dầu, bất kỳ loại dầu nào cũng điều chứa nước. Khi vận chuyển, nước tích lại dưới đáy tàu. Sau khi bơm dầu đi, để tránh ô nhiễm sông biển, người ta cấm xả nước này gần bờ biển nếu hàm lượng dầu vượt quá 50 mg/l. Cho dù xả bằng cách nào cũng làm biển bị ô nhiễm và tiêu diệt sinh vật biển – nhất là thực vật – nguồn cung cấp oxy cho khí quyển ở đất liền. Ngoài các sản phẩm dầu, các tàu thuyền còn làm nhiễm bẩn sông biển do thải nước sinh hoạt. Vì vậy phải có thiết bị riêng trên tàu thuyền để xử lý hoặc rồi xả ra những vùng qui định. 3. PHÂN LOẠI NGUỒN NƯỚC THEO MỨC ĐỘ NHIỄM BẨN. Chất lượng nước nguồn được đánh giá trên cơ sở các số liệu phân tích lý hóa - vi sinh vật. Mỗi dạng phân tích đều có ưu nhược điểm nhất định và không thay thế nhau được. Để đánh giá tốt nhất thì nên có cả 3 dạng phân tích trên. Các chỉ tiêu phân tích hóa học cho phép đánh giá về lượng và đặt tính chất bẩn, ảnh hưởng của chúng đối với sự thay đổi chất lượng nước nguồn. Các chỉ tiêu phân tích vi sinh vật cho phép xác định xác xuất tồn tại trong nước của các loài vi sinh vật gây bệnh. Phân tích vi sinh vật giúp ta xác định mức độ bẩn của nước trên toàn cục diện, nhiều khi cũng cho phép xác định hậu quả của sự nhiễm bẩn đột xuất mà các phương pháp nghiên cứu hóa lí - vi sinh vật chưa thể thực hiện kịp thời ngay được. Phân tích sinh vật là dựa vào sự thích ứng 1 số sinh vật đối với nước có chất lượng nhất định. Hiện nay, có nhiều kiểu phân loại nguồn nước theo độ bẩn. Thí dụ, người ta phân ra 6 nhóm nguồn nước như ở(Bảng 1.1). Nguồn nước rất sạch, hoàn toàn không thấy dấu vết tác động của con người. Ở đó độ bão hòa oxy tới 95%, tới BOD5 không quá 1 mg/l, chất lơ lửng 3 mg/l. Nguồn này dùng cho tất cả các đối tượng cấp nước. Nguồn nước sạch, về các chỉ tiêu hóa học không khác lắm so với những nguồn nước rất sạch nhưng đã thấy dấu vết hoạt động của con người - cụ thể là lượng vi khuẩn hoại sinh tăng lên. Nguồn này cũng dùng cho tất cả các đối tượng cấp nước. Để khử trùng chỉ cần clorua hóa là đủ. Nguồn nước hơi bẩn, hàm lượng chất hữu cơ đã tăng lên, có ion clo và amon. Đó là các dấu hiệu bị nhiễm bẩn bởi nước mưa trên mặt đất, nước thải sinh hoạt chảy xuống. Nước hơi bẩn, phải xử lý thích đáng mới dùng để cấp nước sinh hoạt dân dụng được. Nước này dùng để nuôi cá hoặc các mục tiêu khác cũng được. Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 4 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Bảng 1. 1: Chỉ tiêu hóa học và vi trùng học về mức độ nhiễm bẩn của các loại nguồn nước Chỉ tiêu hóa học Chỉ tiêu vi trùng học Oxy hòa tan Mức độ bẩn Hè Đông Lơ lửng BOD5Độ oxy hóa Nitơ amon Colititre Số VK Đếm trực tiếp số VK Rất sạch Sạch Hơi bẩn Bẩn vừa Bẩn Rất bẩn 9 8 7-6 5 -4 3 -2 0 14 -13 12 -11 10 -9 5 -4 5 -10 0 1 -3 4 -10 11 -19 20 -50 51 -100 >100 0,5 -1 1,1 -1,9 2 -2,9 3 -3,9 4 -10 >10 1 2 3 4 5 -15 >15 0,05 0,1 0,2 -0,3 0,4 -1 1,1 -3 >3 10 -100 10 -1 1 -0,05 0,05 -0,005 0,005 -0,001 a.101a.102a.103a.104a.1050,001 105106106107107a.10P108Ghi Chú: a là số bất kỳ từ 1- 9 Nguồn nước bẩn và rất bẩn, đã hoàn toàn mất tính chất tự nhiên. Mùa hè xông mùi khó chịu. Trong nước chứa nhiều CO2, các hợp chất sulphua, chứng tỏ do hoạt động của tàu bè, cảng. Do vậy nguồn nước này chỉ dùng cho giao thông tàu bè. Còn việc dùng cho tưới ruộng cũng bị hạn chế vì không thích hợp với nhiều loại cây trồng. Khi đánh giá độ bẩn của nguồn nước trước khi bước vào phân tích hóa học, nhiều khi các chỉ tiêu; màu, mùi, độ trong - đục cũng là các dấu hiệu quan trọng chứng tỏ sự có mặt của nhiều chất bẩn. Ví dụ: mùi các chất độc xả vào như phenol, dicloetan, dầu,…Dầu lẫn vào chẳng những có mùi mà còn có váng nổi lên. Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 5 [...]... TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG 2.1 Cùng tranh nhau một loại thức ăn Trong cùng điều kiện môi trường như nhau, nếu loại vi sinh vật nào theo đặc tính trao đổi chất của mình, có khả năng đồng hóa được nhiều thức ăn nhất, thì loài đó chiếm vai trò chủ đạo trong môi trường Nếu hai loài vi khuẩn cùng trong một môi trường dinh dưỡng và cùng có thể sử dụng được dung dịch dinh dưỡng thì chúng cùng sinh. .. cá thể giữa các quần thể vi sinh vật Điều kiện môi trường và các yếu tố ngoại cảnh: như đã nói ở trên, ảnh hưởng rất nhiều đối với quần thể vi sinh vật Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 11 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Vi khuẩn chủ đạo thứ cấp Trong hỗn hợp các quần thể vi khuẩn, loại nào sử dụng được cơ chất thì sẽ sinh trưởng nhanh Khi cơ chất đã bị khử thì vi sinh vật cũng chết và tạo... của sinh vật lớn cũng sẽ ít hơn Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 14 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Vi khuẩn trong đất có tưới nước thải Trong đất có tưới nước thải chứa hai nhóm vi khuẩn là: vi khuẩn riêng của đất và vi khuẩn từ nước thải đưa vào Lượng nước thải của vi khuẩn đưa vào chỉ bằng 1% lượng vi khuẩn của đất Như vậy chỉ sau một mùa thì số vi khuẩn của nước thải sẽ bằng số vi khuẩn... lâu có thể làm giảm hiệu suất do quần thề vi sinh vật bậc một quá ít Hình 2 3 Đồ thị về các loài vi khuẩn chủ đạo sơ cấp và thứ cấp Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 12 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Động học quần thể Protozoa Hình 2 4 Sự sinh trưởng tương đối của các loài vi sinh vật khi xử lý nước thải chứa chất hữu cơ Ghi chú: số lượng các loài vi sinh vật không trong cùng tỷ lệ Tính chủ...TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG 2 VI SINH VẬT TRONG NƯỚC THẢI 1 LÝ THUYẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Với vi c phân tích và kiểm soát môi trường thích hợp, hầu hết các loại nước thải đều có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học Mục đích của xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là keo tụ và tách các loại keo không lắng và... TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG • Quá trình tự làm sạch với nghĩa riêng của nó Đó là quá trình khoáng hóa các chất bẩn hữu cơ - hay rộng hơn, đó là quá trình chuyển hóa - phân hủy các chất bẩn hữu cơ nhờ các thủy sinh vật, vi sinh vật Ở mức độ nhất định, dù ít dù nhiều tất cả những cơ thể sống đó đều tham gia vào quá trình, đồng thời chúng sinh trưởng - sinh sản (kể cả chết) và phát triển Sinh. .. giữa sinh khối của tế bào hình thành và sinh khối cơ chất tiêu thụ, vi c đó được thực hiện trong suốt giai đoạn tăng trưởng logarith) rsu : tốc độ sử dụng cơ chất, (sinh khối/ đơn vị thể tích x thời gian) Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 20 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hiệu quả phụ thuộc vào các yếu tố: (1) Trạng thái oxy hóa của nguồn carbon và những nguyên tố vi lượng (2) Độ polimer hóa. .. hoạt tính Mi của một sinh khối bất kỳ: Sinh khối tổng cộng = Ma + Mi (2-7) Bình thường vi c xác định chất khô không tro (VS) của sinh khối vi sinh vật lơ lửng được tiến hành bằng cách xác định tổng lượng chất hữu cơ trong sinh khối Từ lượng oxy tiêu thụ trong pha nội bào có thể tính được Ma rồi sau đó tính Mi Biên soạn: Ths Nguyễn Trần Thiện Khánh 8 TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hình 2 1 Các... sự hình thành quần thể sinh vật, tức là ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý nước thải Những quá trình oxy hóa sinh hóa diễn ra chủ yếu là ở lớp đất trên cùng với chiều dầy chừng 40cm Trong lớp này sẽ tồn tại “ màng sinh vật”- tức là các vi sinh vật mà chủ yếu là vi khuẩn Chúng thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa Khi lọc nước qua đất, phần lớn vi khuẩn bị giữ lại, còn nước thì thấm qua Vi khuẩn bị giữ lại là... dựng và quản lí nước thải bằng phương pháp sinh học Điều quan trọng đối với kĩ sư môi trường là phải hiểu rằng tất cả các hệ sinh vật đều dựa trên nguyên tắc chung Nhưng sự khác nhau giữa chúng là môi trường và thành phần môi trường Những vi sinh vật có thể liên tục chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải bằng cách duy nhất là tổng hợp thành tế bào (nguyên sinh chất) mới Chúng có thể hấp thụ một lượng . TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Bảng 1. 1: Chỉ tiêu hóa học và vi trùng học về mức độ nhiễm bẩn của các loại nguồn nước Chỉ tiêu hóa học Chỉ tiêu vi. TLGD VI HÓA SINH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG 2 VI SINH VẬT TRONG NƯỚC THẢI 1. LÝ THUYẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Với vi c phân