eS e k X t
3.4.2VSV của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí
Các phản ứng xảy ra trong quá trình này do các vi sinh vật hoại sinh hiếu khí hoạt động cần có oxi của không khí để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn vào trong nước thải.
Theo Eckenfelder W.W và Conon D.J (1961) quá trình phân huỷ hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn biểu thị bằng các phản ứng:
CxHyOz + O2 CO2 + H2O + ∆H
Các hợp chất hydratcacbon bị phân huỷ hiếu khí chủ yếu theo phương trình này.
Tổng hợp xây dựng tế bào
CxHyOz + O2 Tế bào VSV + CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H Đây là phương trình sơ giản tóm tắt quá trình sinh tổng hợp tạo thành tế bào vi sinh vật.
Tự oxi hóa chất liệu tế bào (tự phân huỷ)
C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ∆H
Trong ba loại phản ứng ∆H là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào. Các chỉ số x, y, z tuỳ thuộc dạng chất hữu cơ chứa carbon bị oxi hóa. Đối với các hợp chất hữu cơ chứa N và S cũng có thể được theo các phương trình trên.
3.4.2.1 Vi khuẩn
Vi khuẩn là một tổ chức nguyên thủy, đơn bào, cơ thể chứa khoảng 85% là nước và 15% là các khoáng chất hay chất nguyên sinh. Chất nguyên sinh phần lớn là S, K, Na, Ca, Cl và một lượng nhỏ Fe, Si, Mg. Chúng sinh sôi và nẩy nở nhờ hình thức tự phân đôi. Vi khuẩn có thể xem là một trong những sinh vật sống nhỏ bé nhất, có đường kính 0.5 -2µm và chiều dài từ 1 -10 µm.
Các vi khuẩn được phân làm ba nhóm chính dựa vào hình dạng tự nhiên hay trạng thái tồn tại của chúng. Dạng đơn giản nhất là vi khuẩn cầu, còn gọi là Cocci.
Dạng thứ hai là các vi khuẩn hình que, gọi là Bacillus. Dạng cuối cùng là các vi khuẩn hình xoắn hoặc cong, gọi là Spirilla. Đại đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu cơ thành chất ổn định tạo thành bông cặn dễ lắng.
Vi khuẩn ký sinh (paracitic bacteria) là vi khuẩn sống bám vào vật chủ, thức ăn của nó là thức ăn đã được vật chủ đồng hóa, chúng thường sống trong đường ruột của người và động vật đi vào nước thải theo phân và nước tiểu.
Vi khuẩn hoại sinh (saprophytic bacteria) dùng chất hữu cơ không hoạt động làm thức ăn, nó phân hủy cặn hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sống và sinh sản, và thải ra các chất gồm cặn hữu cơ có cấu tạo đơn giản và cặn vô cơ. Bằng quá trình
enzyme enzyme
hoạt động như vậy, vi khuẩn hoại sinh đóng vai trò tích cực quan trọng trong việc làm sạch nước thải. Nếu không có hoạt động sống và sinh sản của vi khuẩn, quá trình phân hủy sẽ không xảy ra. Có rất nhiều loài vi khuẩn hoại sinh, mỗi loài đóng một vai trò đặc biệt trong mỗi công đoạn của quá trình phân hủy hoàn toàn cặn hữu cơ có trong nước thải và mỗi loài sẽ tự chết khi hoàn thành qui trình sống và sinh sản ở giai đoạn đó.
Pseudomonas: Phân hủy hiđratcacbon, protein, phản ứng nitrat hóa.
Hình 3.5: Các loài vi khuẩn Pseudomonas
Bacillus: Phân hủy hiđratcacbon, protein…
Hình 3.6 : Các loài vi khuẩn Bacillus
Zooglea: Oxy hóa các chất hữu cơ để chuyển hóa chất dinh dưỡng. Chúng tạo thành polysachrides và những chất polymer khác giúp cho việc tạo bông của sinh khối vi sinh vật
Hình 3.7: Vi khuẩn Zooglea hình ngón tay
3.4.2.2 Nấm men
Nấm men là vi sinh vật sinh sản bằng phương pháp chia đôi, tạo chồi và sinh sản bằng bào tử. Nếu gặp điều kiện thuận lợi chúng sẽ phát triển và chuyển hóa rất nhanh hàm lượng đường có trong nước thải. Mặc khác, trong quá trình lên men, nấm men tạo ra các chất ức chế các vi sinh vật khác ( CO2, C2H5OH, và các chất khí khác). pH thấp hơn 6 có thể tạo điều kiện thích hợp cho nấm phát triển và tạo bùn sợi. Do đó hầu hết các loại nấm đều gây hại trong quá trình xử lý.
Hình 3.8 : Nấm Geotrichum Candidum SVTH: Đặng Thị Lê Phương MSSV: 10611102444 NAÁM Saccharomyces cerevisiae Aspergill
Hình 3.9: Một vài hình ảnh về nấm Aspergill và Saccharomyces
3.4.2.3 Tảo
Tảo là một nhóm vi sinh vật, nhưng chúng khác với vi khuẩn và các nấm khác ở chỗ chúng có diệp lục và có khả năng tổng hợp được các hợp chất hữu cơ từ vô cơ dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Tảo có thể phát triển mạnh dưới những điều kiện như pH thấp, độc chất, và chất thải thiếu nguồn nitơ.
Tảo sinh sản chủ yếu theo 3 cách: sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính.
Tảo phát triển làm cho nước có màu sắc.. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tảo xanh Aphanizomenon blosaquae, Anabaena microcistic… làm cho nước có màu xanh lam.
Tảo Ascilatoria rubecens làm cho nước ngả màu hồng.
Khuê tảo (Melosira, Navicula) làm cho nước có màu vàng nâu.
Chrisophit làm cho nước có màu vàng nhạt.
Hình 3.10: Tảo lam 3.4.2.4 Một số nguyên sinh động vật (Protozoa)
Động vật nguyên sinh là một tổ chức lớn nằm trong nhóm Eukaryotic, với hơn 50,000 loài đã được biết đến. Thật ra, động vật nguyên sinh là các sinh vật đơn bào nhưng cấu trúc tế bào phức tập hơn, lớn hơn các vi khuẩn. Kích thước các động vật nguyên sinh thay đổi trong khoảng 4 -500 μm.
Các nhóm động vật nguyên sinh chính được phân chia dựa vào phương thức vận động của chúng. Dạng thứ nhất là Mastigophara, là các động vật nguyên sinh có nhiều roi – flagella, ví dụ như Giardia lamblia. Dạng thứ hai là Ciliophora, có roi ngắn hơn hay còn gọi là lông mao – cilia, ví dụ như Stalked. Dạng thứ ba là
Sarcodina, có kiểu chuyển động như amip (lướt đi trong nước, hình dạng của chúng thay đổi theo các động tác di chuyển này).
Các động vật nguyên sinh ăn các chất hữu cơ để sống và thức ăn ưu thích của chúng là các vi khuẩn. Các yếu tố như: chất độc, pH, nhiệt độ đều ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của chúng.
Giardia lamblia – cá thể
dinh dưỡng dạng roi Amip
Hình 3.11: Một số động vật nguyên sinh trong xử lý nước thải
Trùng bánh xe: Có kích thước lớn hơn các loài trên (50 đến 500 µm) và có hình dạng rất phong phú. Ngoài ra, chúng còn có các loại cấu trúc phức tạp hơn nguyên sinh động vật. Hầu hết chúng đều có khả năng di động và thường bám vào các bông bùn nhờ các “chân” co rút.
Hình 3.12: Lecane sp.(Rotifer)
Euchlanis là rotifer bơi được, chúng sử dụng chân và tiêm mao để di động.
Euchlanis được thấy trong bể lọc sinh học khi chất lượng dòng nước tốt. Nó đòi hỏi cung cấp DO thường xuyên.
BOD: 0-15 mg/l. NH3: 0-10 mg/l.
Hình 3.13: Euchlanis