Một Số Loại Vi Khuẩn Trong Nước Thải

Vi khuẩn là những cơ thể đơn bào, sống riêng rẽ hoặc liên kết hai, ba, bốn tế bào hoặc tạo thành chuỗi ngắn, dài khác nhau. Đôi khi, chúng tạo thành những chùm, nhìn trong kính hiển vi ta hình dung chúng như những chùm nho.

Vi khuẩn tồn tại ở dạng cầu khuẩn ( Micrococcus), trực khuẩn ( Bacillus hay Bacterium). Chúng có thể tạo tiên mao( Bacterium) và có thể tạo bào tử ( Clostridium, Bacillus). Bào tử của vi khuẩn thường nằm trong tế bào. Bào tử có thể có kích thước nhỏ hơn tế bào ( Bacillus), cũng có thể lớn hơn kích thước tế bào (Clostrium). Bào tử được tạo thành do tính chất loài. Không phải tất cả vi khuẩn có khả năng tạo bào tử, không phải lúc nào chúng cũng có thể tạo bào tử. Trong những trường hợp gặp khó khăn, ví dụ như trong nước thải chứa nhiều yếu tố bất lợi cho sự phát triển của chúng như nhiệt độ, áp suất thẩm thấu, chất độc,thì khả năng tạo bào tử sẽ được thúc đẩy với tốc độ nhanh hơn. Việc tạo bào tử của vi khuẩn có liên quan rất chặt chẽ đến sinh lý và sự duy trì nòi giống của vi khuẩn.

Vi sinh vật là một sinh vật có tốc độ trao đổi chất rất mạnh, trong đó, vi khuẩn là nhóm vi sinh vật có tốc độ trao đổi chất mạnh nhất. Tốc độ trao đổi chất của chúng vượt xa tất cả các sinh vật khác. Trong một ngày đêm, chúng có thể chuyển hoá một khối lượng vật chất gấp hàng ngàn lần khối lượng của chúng.

a) b)

c) d)

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 96 trang tài liệu này.

e) f)

Hình 2.6: Một số loại vi khuẩn trong nước thải

a. Peseudomonas (hydratcacbon,phản nitrat hoá)

b. Desulfovibrio (khử sunfat, khử nitrat)

c. Bacillus (phân huỷ hydratcacbon, protein)

d. Nitrosomonas (Nitrit hoá)

e. Microthrix parvicella

f. Zoogloeas

Chính vì thế, trong xử lý nước ô nhiễm hay nước thải chứa nhiều chất hữu cơ, người ta dùng vi khuẩn như một tác nhân xử lý rất hữu hiệu.

Vi khuẩn thường sinh sản tốc độ rất mạnh. Vi khuẩn sinh sản chủ yếu bằng phương pháp nhân đôi tế bào. Cách sinh sản này thường tạo ra một khối lượng rất lớn tế bào trong những khoảng thời gian rất ngắn. Tốc độ sinh sản của vi khuẩn là cao nhất trong tất cả các sinh vật hiện nay. Mặt khác, chu kỳ một thế hệ của vi khuẩn rất ngắn. Có những vi khuẩn có thời gian thế hệ chỉ 20 phút, có vi

khuẩn thời gian thế hệ là 80 phút. Thời gian đó là rất ngắn so với thời gian thế hệ của động vật và thực vật.

Trong nước ô nhiễm và nước thải tồn tại cả vi khuẩn dị dưỡng và tự dưỡng. Vi khuẩn dị dưỡng là những vi khuẩn chỉ có khả năng sống nhờ các chất dinh dưỡng có sẵn trong môi trường nước. Còn vi khuẩn tự dưỡng là những vi khuẩn có khả năng sử dụng ánh sáng mặt trời để tổng hợp các chất hữu cơ từ những chất vô cơ.

2.5.4.3.2 Virut

Vi rút là một vi sinh vật nhỏ bé nhất trong các loài vi sinh vật có trong thiên nhiên. Các thực khuẩn thể hoặc vi rút nói chung khi mới vào môi trường nước ô nhiễm hay nước thải, chúng thường bị tiêu diệt khá nhiều. Sau đó chúng xâm nhập vào tế bào những vi khuẩn tương ứng. Trong tế bào của những vi khuẩn, thực khuẩn thể sẽ sinh sản rất nhanh, có thể từ một tế bào tạo ra đến 100.000 tế bào thực khuẩn thể và chỉ cần 10- 20 phút, tế bào vi khuẩn sẽ bị tan rã. Như vậy về mặt nào đó, nước bị ô nhiễm và nước thải là nguồn chứa đựng rất nhiều vi rút và cả thực khuẩn thể. Các vi rút gây bệnh sẽ rất nguy hiểm cho người và động vật, còn thực khuẩn thể lại làm giảm số lượng các vi khuẩn rất nhanh. Nếu thực khuẩn thể mà làm chết hàng loạt những vi khuẩn có lợi thì quá trình tự làm sạch nước ô nhiễm và nước thải bị chậm lại. Mặt khác, khi ta tiến hành những biện pháp xử lý các loại nước này sẽ không tận dụng được khả năng của vi sinh vật sẵn có trong các nguồn nước ta cần xử lý. Trong trường hợp những thực khuẩn thể này tiêu diệt những vi khuẩn gây bệnh lại có dấu hiệu rất tốt cho việc xử lý nước ô nhiễm và nước thải.

Hình 2.7: Hình dạng của virus

2.5.4.3.3 Nấm men

Các loài nấm men tồn tại trong nước thải công nghiệp chủ yếu ở các loại nước thải chứa đường. Hàm lượng đường có trong nước thải chỉ cần 1% cũng đủ là điều kiện rất thuận lợi cho nấm men phát triển. Người ta thấy nấm men có nhiều trong nước thải nhà máy rượu, bia, nhà máy đường, nhà máy giấy….

Nấm men là nhóm vi sinh vật sinh sản bằng phương pháp chia đôi, tạo chồi và sinh sản bằng bào tử. Do đó, nếu gặp điều kiện thuận lợi chúng sẽ phát triển nhanh và chuyển hoá rất nhanh hàm lượng đường có trong nước thải. Các loài nấm men chuyển hoá các hợp chát như protein, tinh bột rất kém, thậm chí có rất nhiều loài hoàn toàn không có khả năng chuyển hoá các hợp chất như protein, hydratcacbon có trong môi trường nước thải. Điểm đáng lưu ý là khi nấm men phát triển trong môi trường nước thải có chứa đường bao giờ cũng có mặt các vi khuẩn tạo axit như axit lactic và axit axetic. Mặt khác nấm men thường tạo ra trong quá trình lên men những sản phẩm khá độc hại với các vi sinh vật khác( CO2, C2H5OH và các chất khí khác). Khi tế bào nấm men già sẽ xảy ra quá trình tự phân rất mạnh. Chính vì thế, nước ô nhiễm hay nước thải sẽ có mùi hôi thối rất mạnh.

2.5.4.3.4 Tảo đơn bào

Tảo đơn bào là một nhóm vi sinh vật luôn luôn có mặt trong nước ô nhiễm và nước thải. Chúng thuộc vi sinh vật đơn bào là vi sinh vật tự dưỡng. Đặc điểm chung của tảo trong nước thải và nước ô nhiễm như sau:

Tảo thuộc vi sinh vât tự dưỡng quang năng. Chúng có khả năng sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển CO2, các chất vô cơ thành các chất hữu cơ .

Tảo phát triển mạnh trong môi trường kiềm yếu. Do đó, những loại nước ô

nhiễm và nước thải có pH kiềm thấy có nhiều tảo phát triển.

Tảo chỉ phát triển mạnh trong môi trường có CO2 hoà tan. Do đó, lượng CO2 này có thể được cung cấp từ không khí, có thể được cung cấp từ môi trường cacbonat.

Trong nước ô nhiễm, tảo thường đóng vai trò rất tích cực trong chuyển hoá vật chất. Tảo không chứa các độc tố nên rất có lợi nếu biết sử dụng chúng trong quá trình xử lý nước ô nhiễm và nước thải.

2.5.4.3.5 Nguyên sinh động vật

Trong nước ô nhiễm và nước thải luôn luôn có mặt các động vật nguyên sinh. Nguyên sinh động vật thường phát triển ở vùng đáy nguồn nước, trong đó thấy nhiều nhất là các loài amip, trùng đế giày, thuỷ tức và trùng roi. Các loài nguyên sinh động vật thường chịu được các loại độc tố rất cao. Do đó, việc loại chúng ra khỏi nước thải cũng gặp khó khăn rất lớn.

a) Amoeba

b) Peritrichia (chủng có mao) c) Carchesium Polypium

d) Vorticella Convallaria e) Holotrichate (chủng có mao)

Hình 2.8: Một số nguyên sinh động vật

2.5.4.3.6 Các sinh vật khác

Tuỳ thuộc loại nước thải mà có sự tồn tại cùng nhiều loài sinh vật khác nhau, trong đó, những loại nước thải không được xử lý ngay có chứa nhiều giun, sán. Thậm chí có cả các loài thực vật và một số động vật nếu nước thải không ô nhiễm quá nặng.

Chương III‌

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LỌC SINH HỌC CÓ VẬT LIỆU NGẬP NƯỚC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.1 Tổng quan về bể lọc sinh học

3.1.1 Định nghĩa bể lọc sinh học

Thiết bị lọc sinh học là thiết bị được bố trí đệm và cơ cấu phân phối nước cũng như không khí. Trong thiết bị lọc sinh học, nước thải được lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi sinh vật. Các vi khuẩn trong màng sinh học thường có hoạt tính cao hơn vi khuẩn trong bùn hoạt tính. Màng sinh học hiếu khí là một hệ vi sinh vật tuỳ tiện. Ở ngoài cùng của màng là lớp vi khuẩn hiếu khí mà dễ thấy là trực khuẩn bacillus ở giữa là các vi khuẩn tuỳ tiện như Alkaligenes, Pseudomonas, Flavobacterium, Micrococcus và cả Bacillus. Lớp sâu bên trong màng là các vi khuẩn kỵ khí khử S và nitrat như Desulfovibrio. Phần cuối cùng của màng là các động vật nguyên sinh và một số sinh vật khác. Vi sinh trong màng sinh học sẽ oxy hoá các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng. Như vậy, chất hữu cơ được tách ra khỏi nước, còn khối lượng của màng sinh học tãng lên. Màng vi sinh chết được cuốn trôi theo nước, còn khối lượng của màng sinh học sẽ tăng lên. Màng vi sinh chết được cuốn trôi theo nước và đưa ra khỏi thiết bị lọc sinh học.

Vật liệu đệm là lớp vật liệu có độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ và bề mặt riêng phần lớn như sỏi, đá, ống nhựa, sợi nhựa, xơ dừa… Màng sinh học đóng vai trò tương tự như bùn hoạt tính. Nó hấp thụ và phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải. Cường độ oxy hoá trong thiết bị lọc sinh học thấp hơn trong aeroten. Phần lớn các vi sinh vật có khả năng xâm chiếm bề mặt vật rắn nhờ polimer ngoại bào, tạo thành một lớp màng nhầy. Việc phân huỷ chất hữu cơ ngay trên bề

mặt và ở trong lớp màng nhầy này. Quá trình diễn ra rất phức tạp. Ban đầu, oxy và thức ăn được vận chuyển tới bề mặt lớp màng. Khi này, bề mặt lớp màng còn tương đối nhỏ, oxy có khả năng xuyên thấu vào trong tế bào. Theo thời gian, bề dày lớp màng này tăng lên, dẫn tới việc bên trong lớp màng này hình thành một lớp kỵ khí nằm bên dưới lớp hiếu khí. Khi chất hữu cơ không còn, các tế boà bị phân huỷ tróc thành từng mảng cuốn theo dòng nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý trong thiết bị lọc sinh học là bẩn chất của chất hữu cơ ô nhiễm, vận tốc oxy hoá, cường độ thông khí, tiết diện sinh học, thành phần vi sinh, diện tích và chiều cao thiết bị, đặc tính vật liệu đệm ( kích thước, độ xốp và bề mặt riêng phần), tính chất vật lý của nước thải, nhiệt độ của quá trình, tải trọng thuỷ lực, cường độ tuần hoàn, sự phân phối nước thải.

Bể lọc sinh học là thiết bị xử lý nước thải dựa trên nguyên tắc lọc với sự tham gia của vi sinh vật. Thiết bị này làm bằng bêtông có dáng hình tròn hay hình chữ nhật, có 2 đáy. Đáy trên gọi là đáy dẫn lưu được cấu tạo bằng bêtông cốt thép có lỗ thủng với tổng diện tích lỗ thủng nhỏ hơn 5- 6% diện tích của đáy. Đáy dưới được xây kín, có độ dốc nhất định để nước dễ dàng chảy về một phía và thông với bể lắng thứ cấp, là nơi chứa nước thải sau khi đã xử lý xong đổ ra. Ở bể này được lưu lại một thời gian ngắn để được lắng cặn trước khi đổ ra ngoài hoà vào hệ thống thoát của cơ sở. Chiều cao của hệ thống bể lọc hay của một nguyên liệu sẽ phụ thuộc vào thành phần của nước thải cũng như khả năng oxy hoá của màng sinh vật. Lưu lượng dòng chảy của nước thải phụ thuộc vào khả năng oxy hoá của màng vi sinh vật.

Để tạo điều kiện hiếu khí cho quá trình xử lý, từ phía dưới của đáy dẫn lưu người ta cho không khí đi lên qua lớp vật liệu lọc hoặc tấm mạng, thông khí tự nhiên hay thổi khí bằng quạt. Vật liệu dùng trong bể lọc là các loại đá cuội, đá dăm và xỉ than đá( theo phương pháp cổ điển). Hiện nay để tăng diện tích tiếp xúc giữa vi sinh vật và nước thải đồng thời tránh tình trạng tắc nghẽn dòng chảy