- Cuống nang và nang bào tử của Mucor sp.
NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU VÀ ĐỊNH DANH NHĨM
KHUẦN OXY HĨA AMONIUM KỴ KHÍ (anammox) TỪ
BÙN CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ N ƯỚC THẢI NUƠI HEO
Lê Cơng Nhất Phương, Trần Trung Kiên, Ngơ Kế Sương, Nguyễn Tiến Thắng,
Viện Sinh học Nhiệt đới
Kenji Furukawa, Phạm Khắc Liệu
Kumamoto Universty, Japan
Takao FuJii
Sojo Universty, Japan.
MỞ ĐẦU
Ngồi chu trình biến đổi nitơ thơng thường (1) cịn cĩ sự chuyển đổi kỵ khí trong quá trình oxy hố ammonium với sự cĩ mặt của một chủng vi sinh vật tự d ưỡng (anammox), đồng thời nitrit đĩng vai trị chất nhận tử. Theo phương trình mà Van de Graaf et al., 1995 và 1996; Strous et al., 1997 đãđưa ra với cơ chế sẽ trình bày dưới đây:
Hình 1: Chu trình biến đổi nitơ
Các hệ thống xử lý nitơ truyền thống dựa trên sự kết hợp 2 giai đoạn nitrat hĩa (nitrification) và denitrat hĩa (denitrific ation).
Năm 1995, một phản ứng chuyển hĩa nitơ mới chưa từng được biết đến trước đĩ về cả lý thuyết và thực nghiệm đã được phát hiện. Đĩ là phản ứng oxy hĩa kỵ khí ammonium (Anaerobic Ammonium Oxidation, viết tắt là anammox) - trong đĩ am monium được oxihĩa bởi nitrit trong điều kiện kỵ khí, khơng cần cung cấp chất hữu c ơ, để tạo thành nitơ phân tử (Strouss và cs.,1995).
Như đã nĩiở trên, phản ứng anammox đãđược xác nhận là sự oxy hĩa ammonium bởi nitrit, phản ứng hĩa học đ ơn giản với tỉ lệ mol NH4+ : NO2- = 1:1,32 như ở phương trình dưới đây: N2 Org-N NH4+ NH2OH NO2 - NO N2O N2H4 NO3 - Nitrification Denitrification Fixation+AssimilatioNitr ification Anammox Nitritation Anammox
NH4 + + 1.32 NO2 - + 0.066 HCO3 - + 0.13 H+ 1.02 N2 + 0.26 NO3 - + 0.066 CH2O0.5N0.15 + 2.03 H2O (1)
Trong đĩ sự tạo thành lượng nhỏ nitrat từ nitrit đ ược giả thiết là để sinh ra các đương lượng khử khi đồng hĩa CO2. Phương trình này đãđược chấp nhận rộng rãi như là đại diện cho phản ứng anammox khi tính tốn, giải thích,. . .
Hình 2: Cơ chế sinh hố quá trình anammox
NR: enzyme khử nitrit (sản phẩm giả thiết là NH2OH); HH: hydrazine hydrol ase, enzyme xúc tác tạo hydrazyne từ ammonium và hydroxylamine; HZO: enzyme oxy hĩa hydrazine (tương tự enzyme hydroxylamine oxidoreductase tức HAO ở các Nitrosomonas).
Đến nay đã cĩ 3 chi của vi khuẩn anammox đ ược phát hiện, gồm Brocadia, Kuenenia và Scalindua. Về mặt phân loại, các vi khuẩn anammox là những thành viên mới tạo thành phân nhánh sâu của ngành Planctomycetes, bộ Planctoycetales (Schmid et al., 2005).
Mặc dù về nguyên tắc, vi khuẩn anammox tồn tại trong tự nhiên, trong mơi trường và các hệ thống xử lý nước thải cĩ nồng độ ammonium cao, nh ưng việc làm giàu, nuơi cấy rất khĩ khăn do chúng sinh tr ưởng chậm.
Trong quá trình tham gia đề tài”Nghiên cứu xử lý ammonium cĩ nồng độ cao bằng cơng nghệ sinh học trong nước thải nuơi heo” và tham khảo một số tài liệu [1, 2, 4 và 5], Chúng tơi đã quyết tâm và tiến hành nghiên cứu về anammox.
Trong nghiên cứu này chúng tơi dựa vào phương trình phản ứng (6)… để khảo sát trong các loại bùn kỵ khí và hiếu khí ở các hệ thống xử lý n ước thải cĩ nồng độ ammonium cao như bùn khị khí ở bể UASB của hệ thống xử lý nước thải chăn nuơi heo, bùn kỵ khí ở bể UASB của hệ thống xử lý n ước thải nước rỉ rác, bùn hiếu khí ở bể hiếu khí của hệ thống xử lý nước thải chế biến thuỷ hải sản, cĩ tồn tại nhĩm vi sinh Anammox khơng?. Bài báo này chúng tơi chỉ nghiên cứu làm giàu bùn kỵ khí của hệ thống xử lý nước thải nuơi heo để oxy hố kỵ khí ammonium (anammox) cĩ nồng độ cao.
VẬT LIỆU VÀPHƯƠNG PHÁP