đề tài chu trình sinh địa hoá

LƯU HUỲNH1.Sơ lược về lưu huỳnh 2.Vi sinh vật của chu trình lưu huỳnh 3.Sự chuyển hoá lưu huỳnh trong môi trường nước II.. PHOSPHO 1.Sơ lược về phospho 2.Vi sinh vật của chu trình phosp

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM

VIỆN KHCN&QLMT

M ÔN: VI SINH MÔI TRƯỜNG

Lớp: CDMT10GVHD: Trần Thị Thanh Huyền

DANH SÁCH NHÓM:

1.Dương Thị Nam MSSV: 082456712.Phạm Thị Ngọc Tiên MSSV:082559213.Nguyễn Thị Kim Lài MSSV: 082478614.Huỳnh Thị Thanh Phương MSSV: 082448415.Nguyễn Hoàn Phúc MSSV: 081190816.Nguyễn Thị Thu Hương MSSV: 080980917.Lê Thị Bé Tám MSSV: 082620118.Trần Thị Huệ Tâm MSSV: 08216051

I LƯU HUỲNH

1.Sơ lược về lưu huỳnh

2.Vi sinh vật của chu trình lưu huỳnh

3.Sự chuyển hoá lưu huỳnh trong môi trường nước

II PHOSPHO

1.Sơ lược về phospho

2.Vi sinh vật của chu trình phospho

3.Loại bỏ phospho bằng phương pháp hoá học

4.Loại bỏ phospho bằng phương pháp sinh học

5.Các công nghệ loại bỏ phospho

1.Sơ lược về lưu huỳnh:

trường và nước biển là nguồn chứa sulfate lớn nhất.

 Lưu huỳnh tham gia vào thành phần các acid amin trong protein, trong vitamin như tiamin và biotin.

• Một phần khác, S biến thành SO2 bay ra khỏi mặt

thải ra cho môi trường khoảng 2,7 – 260 kg/ha/năm.

1.Sơ lược về lưu huỳnh :

Ion sulfate (SO4 2-):

• Sulfate thường hiện diện trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn nước hữu cơ Sulfate cũng là thông số tiêu biểu cho vùng nước nhiễm phèn

• Nước có hàm lượng sulfate >250 mg/l có tính độc hại đối với sức khỏe con người

• Hàm lượng sulfate trong nước uống không vượt quá

200 mg/l

• Trong nước lợ và mặn họặc nước phèn hàm lượng

SO42- có thể lên đến hàng trăm, hàng ngàn mg/l

 Khí hidrosulfua ( H2S) trong nước là sản phẩm của quá trình phân hủy các chất hữu cơ, phân rác trong điều kiện yếm khí, khi gặp oxi sẽ xảy ra quá trình oxi hóa H2S thành SO42- Khí H2S làm cho nước có mùi trứng thối khó chịu, với nồng độ cao nó có tính ăn mòn vật liệu

2.Vi sinh vật của chu trình lưu huỳnh:

Khoáng hoá lưu huỳnh hưu cơ

Đồng hoá

Chu Trình Lưu Huỳnh:

Sự oxi hóa lưu huỳnh:

khuẩn lưu huỳnh oxi hóa qua 2 giai đoạn:

-Gđ1: tạo thành S tự do:

- Gđ2: tạo thành acid sulfuric với sự tích lũy bên trong

 Vi khuẩn khử sulfate là loại vi khuẩn kị khí phát triển trong môi trường nước có chứa một lượng nhất định sulfate và chất hữu cơ.

trong điều kiện phân hủy kị khí (các hợp chất hữu cơ

có chứa acid amin lưu huỳnh như methionin, cystein,

cystin) bởi nhóm Clostridia, Velionella.

Sự khử lưu huỳnh:

Sự khử lưu huỳnh:

 Khử sulfate dị hóa :là quá trình chủ yếu sinh ra H2S trong nước thải Các nhóm vi khuẩn khử sulfate chịu trách nhiệm thực hiện quá trình này trong điều kiện kị khí nghiêm ngặt

SO42- + các hợp chất hữu cơ → S2- + H2O + CO2

S2- + 2H+ → H2S

H2S độc đối với thực vật và động vật

 Desulfotomaculum là giống tạo bào tử duy nhất trong

nhóm vi khuẩn khử sulfate

Desulfotomaculum Desulfovibrio

3.Sự chuyển hoá lưu huỳnh trong

môi trường nước:

 Lưu huỳnh là một hợp chất khá quan trọng đối với vi sinh vật

 Trong thiên nhiên chúng có nhiều trong các hợp chất

vô cơ Sự chuyển hóa lưu huỳnh trong thiên nhiên tạo một chu trình khép kín

3.1.Nhóm vi sinh vật tự dưỡng hoá năng:

Thiobacilus:

 Loài Thiobacillus có khả năng chuyển hóa các hợp chất

chứa lưu huỳnh theo phương trình sau:

5Na2S2O3 + H2O + O2 → 5Na2SO4 + 2S2 +H2SO4 +X kcal

S2 + 3O2 + H2O → 2H2SO4 + X kcal

Na3S4O6 + 10O2 → 3Na2SO4 + 5H2SO4 + X kcal

CO2 + H2O Xkcal→ (CH2O ) + O2

Chất hữu cơ

Các phản ứng hóa học trên đều tạo ra năng lượng Năng

lượng này được Thiobacillus sử dụng để tổng hợp các

chất hữu cơ từ CO2 và H2O

Thiobacillus thioparus:

 Đây là vi khuẩn hình que rất nhỏ, không có khả năng tạo nha bào, tạo tiêm mao ở một đầu của tế bào Giống này có khả năng oxi hóa Na2S2O3 thành dạng SO42- và S, ngoài ra chúng có thể oxi hóa S thành H2SO4 và oxi hóa

Na2S4O6 để thành Na2SO4. bên cạnh đó giống này còn

có khả năng oxi hóa được H2S để trở thành S theo phương trình sau:

H2S + O2 → 2H2O +2S + 82 kcal

CO2 + H2O 82kcal→ (CH2O) + O2

Thiobacillus novellus:

 Giống vi khuẩn này có kích thước lớn hơn hai giống trên

và có tiêm mao, do đó chúng có thể di động trong môi trường H2O

Thiobacillus denitrificans:

 Chúng rất giống Thiobacillus thioparus và Thiobacillus

thioxidans Giống vi khuẩn này thuộc loại yếm khí,

chúng có khả năng oxi hóa lưu huỳnh thành SO42- quá trình này có thể tóm tắt như sau:

5S + 6KNO3 +2CaCO3 → 2K2SO4 +CaSO4+2CO2 + 3N2 + Xkcal

CO2 + H2O Xkcal→ (CH2O) + O2

Chất hữu cơ

Loài Beggiatoa:

 Đây là loài vi khuẩn hình sợi, khi tồn tại trong môi

trường nước chúng thường nổi lên trên bề mặt

 Trong tế bào của loài vi khuẩn này có rất nhiều hạt S Các hạt S này rất dễ quan sát dưới kính hiển vi, khi ta nhuộm chúng với AgNO3, chúng sẽ chuyển sang màu đen

 Giống Beggiatoa minima là giống quan trọng nhất và có

ý nghĩa nhất trong chuyển hóa các hợp chất lưu huỳnh trong thiên nhiên đặc biệt là môi trường nước, chúng có khả năng chuyển hóa H2S thành S và H2SO4

3.2.Vi khuẩn tự duỡng quang năng:

 Vi khuẩn chuyển hóa lưu huỳnh tự dưỡng quang năng

thuộc bộ Pseudomonadales.

Pseudomonadales

Thiorodacae chlorobacteriace

3.3Vi khuẩn dị dưỡng:

thuộc Bacillus như Bacillus menentericus,

B.esteroporus và B.subtilis Ngoài ra còn có nhiều

nhà khoa học còn cho thấy khả năng dị dưỡng S

có cả ở xạ khuẩn, nấm sợi và nấm men, tuy nhiên

1.Sơ lược về phospho

2.Vi sinh vật của chu trình phospho

3.Loại bỏ phospho trong việc sử lý bằng phương pháp

hoá học

4.Loại bỏ phospho bằng phương pháp sinh học

5.Các công nghệ loại bỏ phospho

1.Sơ lược về phospho:

 Phospho là một trong những yếu tố ảnh hưởng không ít

đến môi trường, tồn tại ở dạng PO43-, P2O5, P2O74

… phosphate hữu cơ ít được nhắc đến nhưng tồn tại ở khắp mọi nơi, là thành phần chính của các phân tử ATP, ADP trong cơ thể sinh vật

 Trong môi trường tự nhiên thì phosphate hữu cơ hầu hết là những chất mang độc tính mạnh : thuốc diệt côn trùng,

trong các vũ khí hóa học, chất kích thích tăng trưởng dưới dạng phân lân…

 Trong quá trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt, phosphate là chất làm mềm nước, ổn định nước

1.Sơ lược về phospho:

 Là một trong những thành phần gây nên hiện tượng phú dưỡng

hóa các nguồn nước và kích thích

sự tăng trưởng của nhiều loại

phiêu sinh vật

 Ở hàm lượng 0,005mg/l trong

điều kiện thường xuyên chiếu

sáng, môi trường giàu photphat sẽ

là môi trường tốt cho các loài tảo phát triển nhanh

 Trong quá trình xử lý nước thải, phosphate là yếu

tố quan trọng giúp tăng cường các chất dinh

dưỡng cần thiết cho vi sinh bùn hoạt tính.

1.Sơ lược về phospho:

Chu trình photpho:

2.Vi sinh vật của chu trình phospho:

 Khoáng hoá

 Đồng hoá

 Sự kết tủa của các hợp chất phospho

 Khả năng hoà tan của vi sinh vật đối với các dạng phospho không tan

3.Loại bỏ phospho trong việc sử lý bằng phương pháp hoá học:

nên được loại bỏ bằng cách tạo thành kết tủa.

Kết tủa với

Ca 2+

kết tủa

kết tủa với Fe 3+

kết tủa với Al 3+

Kết tủa với Ca2+ :

Tỉ lệ mol giữa Ca/P nằm trong khoảng 1.33 đến

2.0

giảm độ cứng, độ kiềm, tỉ lệ giành cho kết tủa

1g P.

Kết tủa với Ca2+ :

 Loại bỏ photphat xảy ra thuận lợi ở vùng pH cao, tốt nhất trong vùng pH>10 Trong vùng pH cao xảy ra quá trình kết CaCO3 và Mg(OH)2

 Hydroxylapatit hình thành có khả năng sa lắng không lớn nên cần phải bổ sung chất trợ keo tụ dương

 Để khỏi ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học người ta thường dùng vôi ở liều lượng thấp 75 - 250 mg/L Ca(OH)2

và pH từ 8,5 - 9,5

10 Ca+2 + 6 PO4-3 + 2 OH- ↔ 2Ca5(PO4)3OH

Kết tủa với Fe3+:

của ion hydroxy với sắt lớn:

đến 1.6 có thể loại bỏ hoàn toàn phosphate

 Trong nước có ion Fe3+ chịu phản ứng thủy phân

và tạo ra một loạt các chức hydroxo tích điện

hợp chất tạo thành có độ tan thấp.

hydroxit sắt tạo thành và sau đó bùn lắng.

Kết tủa với Fe3+:

Một số lưu ý khi sử dụng Fe3+ :

tuy nhiên do thủy phân nên có sự hình thành hydroxit sắt gây khó khăn cho quá trình lắng.

nhiên việc dùng dư thừa sắt sẽ dẫn đến khả năng các chất kết tủa khó lắng.

 Các dạng phosphate trùng ngưng (polyphosphate, pyro và metaphosphate) chỉ có thể loại bỏ được 1 phần.

trình không phụ thuộc vào nhiệt độ.

mà giai đoạn khử phospho của nước thải có thề diễn ra ở bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp,hay bể lắng riêng đặt sau bể lắng thứ cấp.

Một số lưu ý khi sử dụng Fe3+ :

Kết tủa với Al3+:

nhôm, tính chọn lọc hấp phụ trên nhôm oxit của

->NO3-

4.Loại bỏ phospho bằng phương

vi sinh vật phân huỷ phospho

4.1.VSV phân huỷ phospho ở dạng

kết tủa hoá học:

VSV của quá trình bùn hoạt tính

*Ở đầu bể hiếu khí( trường hợp chảy tầng), hoạt động của vi sinh vật làm giảm pH và làm tan các hợp

chất của phosphate

*Ở cuối bể hiếu khí, sự gia tăng phân huỷ sinh học, tăng pH, tạo thành các kết tủa phosphate và tách khỏi

bùn.

đường chuyển hoá giải phóng phospho từ polyphosphate dưới các điều kiện kỵ khí

4.2.Vi sinh vật phân huỷ phospho

Pseudomonas, Aerobacter, Moraxella, E.coli, Mycobacterium, Beggiatoa

mô hình bùn hoạt tính kỵ khí- hiếu khí

4.2.Vi sinh vật phân huỷ phospho

Acinetobacter Pseudomonas

E.coli

5.Các công nghệ loại bỏ phospho:

5.1.Phương pháp bậc 2

5.2.Phương pháp bậc 3

5.3.Phương pháp bậc 4 – 5

5.3.Phương pháp bậc 4:

5.3.Phương pháp bậc 5:

5.4.Công nghệ bể USBF:

Qui trình USBF được thiết kế nhằm:

pho

Công nghệ bể USBF:

sau:

* Kết tủa phospho 3FeSO4 + 2PO4-3 -> Fe3 (PO4)2 + 3SO4-2

* Khử kiềm và kết tủa Hydroxide

The en d