Công nghệ xử lý chất thải -Nguồn gốc và chất lượng pptx

Am độ một số chất thải ở các nước phát triển Chất thải sinh hoạt Bùn cặn Chất thải đô thị Dạng lỏng: chất lỏng chứa dầu mở, bùn cặn cống rảnh, cơ sở xử lý nước Dạng khí: hơi, khói độ

Chương I NGUỒN GỐC, LƯU LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI

1 Nguồn gốc nước thải

Chất thải là toàn bộ các vật chất không sử dụng nữa của con người và gia súc thải ra môi trường Chúng được tạo ra trong quá trình sản xuất và sinh hoạt Chúng có nguồn gốc là thực vật, động vật, hợp chất carbua hydro và luôn cả bùn cặn thải ra sau quá trình xử lý nước thải

Nguồn gốc nước thải

Chất thải hữu cơChất thải hữu cơ từ sinh hoạt Chất thải hữu cơ từ sản xuất

Chất thải từ nhà bếp của gia đình, nhà

hàng, khách sạn, xí nghiệp

Chất thải từ khu thương mại

Chất thải từ khu vui chơi giải trí

Chất thải từ cơ sở chăn nuôi, sản xuất nông nghiệpChất thải từ nhà máy chế biến thực phẩm

Chất thải từ cơ sở sản xuất công nghiệp nhẹ như thuộc da, giấy, gổ

Chất thải từ trạm xử lý nướcChất thải từ khai thác, chế biến dầu mỏ

Nguồn gốc và sự vận chuyển các chất thải hữu cơ

Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003)

Nguồn phát sinh và trạng thái tồn tại chất thải đô thị

Chất thải công nghiệp

Sản xuất công nghiệp

Chất thải sinh

Nông nghiệp

+ Sản phẩm + Nguyên liệu

Thành phố

Chất thải nông nghiệp

Nông

thôn

Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003).

2 Một số chỉ tiêu về chất lượng chất thải

Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003)

Am độ một số chất thải ở các nước phát triển

Chất thải sinh hoạt

Bùn cặn

Chất thải đô thị

Dạng lỏng: chất lỏng chứa dầu mở, bùn cặn cống rảnh,

cơ sở xử lý nước

Dạng khí: hơi, khói độc hại

Chất thải khác

Dạng rắn: các chất thải từ sinh hoạt và sản xuất công nghiệp, nông nghiệp

Chất thải công Nghiệp và xây dựng

Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003).

Giá trị nhiệt năng của một số chất có trong chất thải đô thị (Kj/kg)

Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003)

Tỉ trọng các loại chất thải đô thị

Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003).

3 Chất lượng nước và nước thải

3.1 Tính chất vật lý

3.1.1 Ánh sáng

Ánh sáng có vai trò trong quá trình quang hợp của thực vật trong nước giúp cho các sinh vật làm thức ăn cho tôm cá phát triển Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh gia tăng khi cường độ bức xạ mặt trời gia tăng và sẽ giảm khi cường độ bức xạ giảm Quá trình này sẽ không xảy ra được ở cường độ vượt quá cường độ của quá trình hô hấp ở độ sâu mà cường độ ánh sáng chỉ còn lại khoảng 1% so với cường độ ánh sáng của tầng mặt nước Nước trong ao nuôi tôm, cá thường đục do thực vật phù du phát triển mạnh nên tầng ánh sáng của nó thường thấp

3.1.2 Màu sắc

Màu sắc của nước là chỉ số để đánh giá sự hiện diện của các tạp chất có trong nước Bên cạnh đó

nó còn cho biết mức độ và thậm chí nó còn cho biết cả mức độ độc hại của nước Thông thường màu của nước phản ánh sự nghèo, giàu của nguồn thức ăn qua trong ao và dựa vào đó để kiểm tra và xử lý kịp thời

- Nước có màu xanh đọt chuối: ao tốt, có nhiều thức ăn tự nhiên (do sự phát triển của tảo lục, lam, rong, rêu)

- Nước có màu xanh đậm và đen: nước quá bẩn, ngưng bón phân, cần cấp thêm nước mới vào

- Nước không có màu xanh (đục hoặc quá trong): ao thiếu thức ăn tự nhiên

3.1.3 Độ đục

Độ đục của nước do các hạt lơ lững, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giới thủy sinh gây ra Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng khả năng quang hợp của các vi sinh vật tự dưỡng trong nước, gây thẩm mỹ và làm giảm chất lượng của nước khi sử dụng Vi sinh vật có thể bị hấp thu bởi các hạt chất rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn (Lương Đức Phẩm, 2002)

3.1.4 Mùi vị

Nước tinh khiết không mùi, mùi là do nước chứa chất hữu cơ hay từ các chất khí hòa tan do vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ sinh ra Theo Trương Quốc Phú (2004) nước có mùi tanh hôi là nước có vi khuẩn phát triển, nước có mùi tanh là nước có nhiều sắt, nước có mùi tanh là nước có nhiều sắt, nước có mùi chlor do quá trình khử khuẩn, nước có mùi trứng thối có nhiều H2S Nước có mùi bùn do các loài tảo phát triển mạnh

Nhiệt độ chủ yếu được cung cấp từ năng lượng mặt trời, đồng thời cũng thay đổi theo sự biến động của khí hậu, thay đổi theo mùa và có sự biến động của ngày Nhiệt độ trong nước còn ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng hòa tan chất ô nhiễm, nhiệt độ còn làm gia tăng tốc độ phản ứng thủy phân để chuyển chất ô nhiễm thành chất có hoạt tính thấp hơn (Lê Trình, 1997)

Bên cạnh đó, nhiệt độ của nước còn ảnh hưởng đến trị số pH, đến các quá trình hóa học và sinh lý xảy ra trong nước, nhiệt độ của tầng nước mặt phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ môi trường, nghĩa là phụ thuộc vào thời gian, ngày, tháng, mùa vụ… lấy mẫu nước, nó còn phụ thuộc vào nhiệt độ của nước ngầm, các lớp nước tầng đáy sâu của hồ…

Nhiệt độ của nước thay đổi theo vị trí địa lý, mùa, thời tiết theo ngày đêm Nhiệt độ của nước thường thấp và thấp nhất vào 5 - 6 giờ sáng, cao nhất là 2 - 4 giờ chiều Biên độ dao động theo ngày đêm phụ thuộc vào tính chất của thủy vực Ngoài ra, nhiệt độ còn ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng, phát triển, sinh sản và di cư của tôm cá, cho nên để giữ nhiệt độ thích hợp cho ao nuôi cá thì ao nên có độ sâu

từ 1 - 1,5 m, 28 - 290C Nhiệt độ càng cao làm giảm hòa tan oxy Tuy nhiên, cá có thể chịu đựng được nhiệt độ trong khoảng 20-350C (Lê Hoàng Việt, 1998)

3.2 Tính chất hóa học của nước

Sự phát triển của tảo làm thay đổi nồng độ O2 và CO2 hòa tan trong nước thải, từ đó dẫn đến sự thay đổi pH Sự thay đổi pH này phụ thuộc thời gian trong ngày, pH và DO cao nhất vào ban ngày và thấp nhất vào ban đêm Trong một ngày đêm pH có thể thay đổi từ 2 đến 3 đơn vị

Khoảng pH thích hợp cho các ao cá nước ngọt từ 6,5 – 7,5, tuy nhiên mỗi loài cá khác nhau thích ứng với một khoảng pH khác nhau, có loài cá có thể chịu đựng pH từ 5 – 9 (Lê Như Xuân và Phạm Minh Thành, 1994)

Theo Lương Đức Phẩm (2002) pH của nước thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố:

- Tính chất của đất

- Quá trình phân hủy hữu cơ

- Quá trình quang hợp của thực vật

- Quá trình hô hấp của thủy sinh vật

3.2.2 Hàm lượng oxy hòa tan (DO: Dissolved Oxygen)

Là độ oxy hòa tan trong nước (mg/l) trong điều kiện nhiệt độ, áp suất nhất định

Nước ô nhiễm có hàm lượng DO thấp, nước có nhiều vi sinh vật quang hợp, thường có DO cao Hàm lượng oxy hòa tan còn phụ thuộc vào chất thải đưa vào, mật độ động thực vật thuỷ sinh, lượng bùn lắng ở đáy ao … DO vào lúc sáng sớm chưa có ánh sáng khoảng 1 – 2 mg/l

Nếu hàm lượng O2 giảm xuống 0,05 mg/l có nhiều thủy sinh vật chết (Nguyễn Ngọc Liên, 1994) Hàm lượng <1 mg/l O2, cá không chết, nhưng không bắt mồi, lớn chậm Nhỏ hơn 2 mg/l O2 cá nổi đầu (Lê Như Xuân và Phạm Minh Thành, 1994)

Trong tất cả các hệ sinh thái của nước, DO thường có nhịp điệu ngày đêm: cực tiểu vào ban đêm

và cực đại vào buổi trưa Một số tài liệu cho rằng hàm lượng DO chuẩn để duy trì hệ sinh thái trong nguồn nước là trên 6 – 8 mg/l, một số khác cho rằng DO phải đạt được ít nhất 80 – 90% mức bảo hòa DO trong nước dùng để tưới tiêu và cho gia súc uống cũng không được thấp hơn 3 – 4 mg/l (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)

Mức oxy hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ chất hữu cơ, hoạt động của thế giới thủy sinh, các hoạt động hóa sinh, hóa học và vật lý của nước Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxy được dùng nhiều cho các quá trình hóa sinh và xuất hiện hiện thượng thiếu oxy trầm trọng (Lương Đức Phẩm, 2002)

Hàm lượng oxygen tại dòng sông sau khi xả nước thải làm nước ô nhiễm là do COD, BOD tăng và

DO giảm Sự giảm này do:

+ Khi thải vào sông, hồ, các loại nước thải có chứa các chất hữu cơ CxHyOz thì chúng dễ bị vi khuẩn oxy hóa Quá trình này diễn ra khá mạnh nên tiêu thụ một lượng lớn oxygen làm cho hàm lượng oxygen trong sông hồ giảm nhanh.

CxHyOz CO2 + H2O

+ Đồng thời với quá trình tiêu thụ oxygen là sự hòa tan oxygen từ khí quyển vào nước Khi lượng chất thải giảm dần (theo chiều dài dòng sông) thì quá trình oxy hóa giảm nên DO tăng, vì vậy sau một thời gian nhất định, hàm lượng oxygen trong nước tăng lên

+ Vị trí có hàm lượng oxygen hòa tan thấp nhất là nơi nguồn nước bị ô nhiễm nhiều nhất do nước thải xả vào Hậu quả là sự ô nhiễm nguồn nước bởi các chất hữu cơ là sự giảm oxygen hòa tan

3.2.3 Nhu cầu oxy hóa học (COD: Chemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy hóa hóa học là số mg O2 cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có trong một thể tích nước

CxHyOz + O2→ CO2 + H2O

Trong nước chứa nhiều vật chất như: ion hòa tan, chất rắn, vi sinh vật,… sự phân bố các hợp chất trong nước quyết định bản chất nước tự nhiên: nước giàu dinh dưỡng, nước nghèo dinh dưỡng, ô nhiễm nhẹ hay nặng được trình bày ở bảng 1

Bảng 1 Phân loại hàm lượng COD trong nước (mg/l)

3.2.4 Nhu cầu oxy sinh học (Biological oxygen demand – BOD)

Nhu cầu oxy sinh học là lượng oxy (mg/l) hòa tan cần thiết để các vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ trong một thể tích nước và thời gian nhất định BOD5 là chỉ số BOD đo ở 200C trong 5 ngày

BOD được dùng rộng rãi trong đánh giá mức độ ô nhiễm nước và nước thải cũng như đánh giá hiệu quả các công trình xử lý nước thải

Sự phân hủy oxy hóa các chất hữu cơ làm vi khuẩn tiêu thụ một lượng oxygen

Trong nước thải thường có hàm lượng chất hữu cơ khá lớn và lượng oxy hòa tan không đủ đáp ứng trong 5 ngày ở 200C Để đo BOD5, thường dùng phương pháp pha loãng mẫu nước bằng cách bổ sung vào nước một số chất khoáng và làm bão hòa oxy hòa tan

- Tổng số chất rắn (TS: Total Solid) là tổng số của tất cả các loại cặn có nguồn gốc hữu cơ và vô

cơ có trong nước hoặc nước thải ở trạng thái lơ lửng và hòa tan Tổng số chắt rắn được xác định bằng phương pháp đo trọng lượng khô còn lại khi đem sấy khô 1 lít nước ở 103 – 1050C đến trọng lượng không đổi và được biểu thị bằng mg/l

- Chất rắn lơ lửng (SS: Suspension Solid) là chất rắn lơ lửng có thể nhận biết bằng mắt thường, có thể loại nó ra khỏi nước bằng quá trình keo tụ, lắng, lọc Chất rắn lơ lửng thường chứa 70% chất rắn hữu

cơ và 30% chất rắn vô cơ Chất rắn lơ lửng gồm chất rắn lắng được và chất rắn ở dạng keo không lắng được Để xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng, lấy mẫu nước hoặc nước thải lọc qua giấy lọc tiêu chuẩn, sấy khô ở 103 – 1050C đến trọng lượng không đổi và được hiển thị bằng mg/l

Chất rắn được tạo ra do nhiều nguyên nhân: quá trình keo tụ của các ion khi gặp pH, độ mặn, độ cứng thay đổi Các chất rắn lơ lửng tạo ra do chất keo protein, hydratcarbon có trong nước thải Lượng chất rắn lơ lửng cao trong nước thải gây cản trở quá trình xử lý, giảm sự phát triển của tảo, thực vật nước

và làm tăng lượng bùn lắng (Lăng Ngọc Huỳnh, 2001)

- Chất rắn hòa tan (DS: Diluted Solid): chất rắn hòa tan có kích thước rất nhỏ, nó chui lọt qua giấy lọc tiêu chuẩn Chất rắn hòa tan có 40% là chất rắn hữu cơ và 60% là chất rắn vô cơ Hàm lượng chất rắn hòa tan là hiệu số của tổng chất rắn với chất rắn lơ lửng và được biểu thị bằng mg/l

DS = TS – SS

- Chất rắn bay hơi (VS: Volatile Solid): hàm lượng chất rắn bay hơi là trọng lượng mất đi khi nung lượng chất rắn lơ lửng (SS) ở 5500C trong một khoảng thời gian xác định Chất rắn bay hơi bơi biểu thị lượng chất hữu cơ có trong nước Đơn vị tính là mg/l hoặc % của SS hay TS

- Chất rắn có thể lắng: là một phần của chất rắn lơ lửng, có kích thước và trọng lượng đủ lớn có thể lắng xuống đáy ống nghiệm trong khoảng thời gian một giờ Chất rắn có thể lắng được biểu thị bằng ml căn lắng trên 1 lít (ml/l) hay ml cặn lắng trên 1g chất rắn lơ lửng (mg/l)

- Chất rắn lơ lửng dạng keo: là một phần của chất rắn lơ lửng, chúng không lắng xuống đáy ống nghiệm trong thời gian dài hàng 3 – 4 giờ Chúng chứa 65% chất rắn hữu cơ và 35% chất rắn vô cơ

−

2

4

SO + hợp chất hữu cơ S 2- + H2O + CO2 (môi trường kiềm)

Theo Đặng Kim Chi (2001) đặc tính của H2S là làm cho nước có mùi trứng thối, gây khó chịu với nồng độ cao, khí này sẽ làm tê liệt khứu giác, gây nhiễm độc đối với cá, ngoài ra còn gây hiện tượng xâm thực ăn mòn đường ống dẫn

3.2.7 Ammonia (N-NH3 hoặc N-NH4 + )

Sự hiện diện của nitơ trong nước ở một lượng thích hợp là rất cần thiết Nhưng một lượng lớn nitơ tồn tại trong nước sẽ gây nên tác động dây chuyền, ảnh hưởng đặc biệt đến hệ sinh thái nước Nó tăng cường sự sinh trưởng và phát triển của thực vật, tăng sức sản xuất sơ cấp, tăng lượng chất hữu cơ, các quần thể sinh vật và vi sinh vật phát triển trên các chất hữu cơ này Trong quá trình hô hấp của các sinh vật này, hầu như tất cả oxy hòa tan sử dụng Sự thiếu hụt oxy gây nên quá trình lên men và thối rữa và gây

ô nhiễm nước trầm trọng Bên cạnh đó việc sử dụng phân bón cho nông nghiệp là nguồn bài thải nitơ khá lớn

Ammonia thường hiện diện trong nước bề mặt và nước thải, do quá trình khử amine (deamination) hay sự thủy phân urê Amonia trong nước được tạo thành bởi quá trình khử amine (deamin) của những hợp chất hữu cơ nhất định và bởi quá trình thủy phân area

7

Vi khuẩn

Vi khuẩn kỵ khí

(NH2)2CO + 2 H2O (NH4)2CO3 2 NH3 + CO2 + H2O

Sau đó ammonia hình thành sẽ hòa tan trong nước tạo thành NH4+ cho đến khi cân bằng được thiết lập

NH3 + H2O NH4+ + OH

-Mặt khác, tỷ lệ của khí NH3 và ion NH4+ trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và pH của nước Khi nhiệt độ và pH của nước gia tăng, hàm lượng NH3 trong nước tăng và ngược lại NH3 gây độc đối với cá là

từ 0,6 – 2,0 mg/l, độ độc của NH3 sẽ gia tăng khi oxy hòa tan thấp và sẽ giảm khi CO2 cao

Ammonia tự do trong nước có thể gây hại cho cá và cá sinh vật nước khác Cơ chế chưa được hiểu

rõ, nhưng các nghiên cứu cho rằng độc tính của ammonia có thể gồm: làm các sinh vật nước giảm sự bài tiết ammonia, làm tăng nồng hộ ammonia trong máu và mô, tăng pH máu, gây rối loạn hệ thống enzyme

và tính bền vững của màng tế bào, tăng lượng uống nước, tăng tiêu thụ oxy, gây tổn thương mang cá, và gây một số tổn thương mô học trên các nội quan Mặc dù không gây chết, ammonia có thể làm động vật

dễ mắc bệnh và chậm phát triển (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)

Khi NH3 trong nước cao, NH3 khó bài tiết từ máu cá ra môi trường ngoài, NH3 trong máu và mô gia tăng, làm tăng pH máu, làm rối loạn những phản ứng xúc tác của các phản ứng enzyme và độ bền vững của màng tế bào, làm thay đổi độ thẩm thấu của màng tế bào đưa đến cá chết vì không điều khiển được quá trình trao đổi muối giữa cơ thể với môi trường ngoài

Hàm lượng NH3 trong nước quá thấp kéo dài sẽ đưa đến hậu quả thiệt hại mô mang, ở nồng độ 0,006 – 0,34 mg/l cá sẽ phát triển chậm, nồng độ <0,02 mg/l sẽ làm cá bị dị hình, nồng độ N-NH3 thích hợp cho nuôi cá dao động trong khoảng <1 mg/l

3.2.8 Nitrate (NO3 - )

Nitrate có trong nước bề mặt với hàm lượng rất thấp, còn trong nước ngầm có hàm lượng khá con Bản thân nitrate không phải là chất rất độc, nhưng trong một số trường hợp nó có thể bị khử thành nitrite, một chất rất độc

Trong nước thải tươi, hàm lượng nitrate khá thấp Trong nước thải lâu ngày hay đã qua xử lý, hàm lượng nitrate khá cao do sự phân hủy sinh học các hợp chất chứa nitơ Trong nước, nitrate là nguồn dinh dưỡng chính cho các sinh vật quang hợp

Nước ngầm có thể nhiễm nitrate từ phân bón, từ sự phân hủy gia súc và người và chất thải công nghiệp Nitrate sinh ra từ sự phân hủy các chất hữu cơ sẽ hòa tan nhanh vào nước và di chuyển qua nước ngầm lọc qua đất Do đó, nước giếng có thể chức một hàm lượng nitrate cao mặc dù nguồn ô nhiễm cách

xa Vì giếng cạn dễ bị ô nhiễm hơn Tuy nhiên, nếu giếng sâu nhưng không được xây dựng và bảo vệ tốt cũng có thể bị ô nhiễm do mạch ngang hay nước bề mặt

Bảng 2 Ảnh hưởng của nitrate trong nước đến gia súc, gia cầm

Sử dụng được

Sử dụng đượcKhông thích hợp

Sử dụng đượcHại sức khỏe nếu thức ăn có chức hàm lượng cao nitrate

Ngộ độc nếu thức ăn có chứa hàm lượng cao nitrate

Nitrite là dạng trung gian của các quá trình chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ như sản phẩm của quá trình oxy hóa ammonia, hay sản phẩm của quá trình khử nitrate Các quá trình này xảy ra trong nước

tự nhiên, trong hệ thống cung cấp nước và nước thải

Trong máu, nitrite kết hợp với hemoglobin, ngăn cản sự vận chuyển oxy Triệu chứng của methemoglodiemia biểu hiện như sau: ngạt thở bao gồm triệu chứng thở hổn hển, mõm tái xanh, run rẩy vận động thiếu phối hợp, không đứng được và thường sẽ chết

Đối với gia súc, các tài liệu khuyến cáo nồng độ nitrate trong nước uống không quá 100 mg/l

N-NO3 và N-NO3 không quá 10 mg/l N-NO2 Nồng độ thích hợp cho các ao nuôi cá là từ 2 – 3 mg/l

Nitơ trong nước thải hầm ủ khí sinh vật chủ yếu ở dạng nitơ hữu cơ và N-NH3, hàm lượng NO3

tương đối thấp do quá trình lên men yếm khí Nhưng khi nước thải được bổ sung bể nuôi tảo, sự quang hợp của tảo sinh ra oxy, cộng với môi trường nuôi tảo là môi trường hiếm khí (được khuấy trộn 3 giờ/ngày) tạo điều kiện và thúc đẩy quá trình nitrat hóa xảy ra Phản ứng xãy ra sẽ tạo N-NO2 và N-NO3, trong khi NH3 giảm xuống Tảo chủ yếu sử dụng lượng NO−3 để phát triển (Ngô Thị Hương Trang, 1994)

3.2.9 Phosphate (PO4 3- )

Trong nước tự nhiên và nước thải, phosphor hiện diện dưới dạng duy nhất là phosphates (Orthophosphate), các phosphate đa phân tử như mega-, pyro-, các dạng polyphosphates và phosphate gắn trong hợp chất hữu cơ Phosphate trong nước có nguồn gốc từ sự phân giải các chất thải động thực vật, hay từ phân bón nông nghiệp trong nước, phosphate là nguồn dinh dưỡng cho các sinh vật quang hợp Phosphate là một chỉ tiêu quan trọng cần kiểm soát trong xử lý nước thải

Thường lượng lân trong nước rất thấp không vượt quá 1 mg/l Khi nguồn nước giàu chất dinh dưỡng, có khả năng gây phú dưỡng hóa Hậu quả bùng nổ rong tảo, gây cản ngại cho xử lý nước cấp, tăng

độ đục của nước, cản trở phát triển thủy sản, tăng độc tính đối với tôm cá và ngay cả con người do phát triển một số tải độc (Lê Văn Khoa, 1995) Hàm lượng P - PO34− thích hợp cho nuôi cá là từ 1 – 3 mg/l sự thiếu hụt PO34− làm hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, do đó làm hạn chế sự phân hủy các hợp chất hữu

cơ (Nguyễn Văn Bé, 1996)

Trong các thủy vực, hàm lượng P - PO34− rất thấp ít khi nào vượt quá 1 mg/l ngay cả trong các thủy vực giàu dinh dưỡng

3.2.10 Vi sinh vật

Nước thải chứa vô số vi sinh vật Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vật vào nước là phân, nước tiểu và đất Vi sinh vật trong nước thải gồm: vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng và virus Trong thực tế không thể xác định các vi sinh vật gây bệnh trong nước vì rất phức tạp và tốn thời gian do đó thường xem mẫu nước có

bị ô nhiễm bởi vi khuẩn gây bệnh có trong phân người và động vật

Có ba nhóm vi khuẩn chỉ thị ô nhiễm phân là:

+ Nhóm coliform đặc trưng là Escherichia coli (E.coli)

+ Nhóm streptococci đặc trưng là Streptococcus fecalis

+ Nhóm clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridium perfringents

Trong 3 nhóm vi khuẩn trên, người ta thường dùng nhóm coliform vì chúng là nhóm quan trọng nhất (chiếm 80% số vi khuẩn)

Trong nhóm coliform chia làm 2 loại

- Fecal coliform (E.coli) có nguồn gốc từ phân người và động vật, ở điều kiện ngoại cảnh thường

được tìm thấy trong nước và đất

- Non-fecal coliform có thể đi vào nước từ các nguồn mục ruỗng và đất

Ở Châu Âu và Bắc Mỹ thường dùng E.coli tổng để đánh giá chất lượng nước Ở các nước nóng ẩm

thì thường tác thành hai chỉ tiêu riêng do hai nhóm phản ứng với nhiệt độ cao của môi trường xung quanh

rất khác nhau Vì vậy, có thể coi E.coli là vi khuẩn đặc trưng cho mức độ nhiễm trùng nước, chỉ số E.coli

chính là số lượng vi khuẩn có trong một lít nước

Coliform là những trực khuẩn gram âm không sinh bào tử, hiếu khí hoặc kỵ khí tùy ý, có khả năng lên men lactose sinh acid và sinh hơi ở 370C trong 24 - 48 giờ Trong thực tế phân tích, Coliform còn được định nghĩa là các vi khuẩn có khả năng lên men sinh hơi trong khoảng 48 giờ khi được ủ ở 370C trong môi trường canh Lauryl Sulphate và canh Brilliant Green Lactose Bile Salt Nhóm Coliform gồm 4 giống là:

Escherichia với một loài duy nhất là E.coli; Citrobacter, Klebsiella và Enterobacter Tính chất sinh hóa

đặc trưng của nhóm này được thể hiện qua các thực nghiệm Indol (I), Methyl Red (MR), Voges-Proskauer (VP) và Citrate (IC) thường được gọi tắt chung là IMVIC

Coliform chịu nhiệt là những coliform lên men lactose sinh hơi trong khoảng 24 giờ khi được ủ ở

440C trong môi trường canh EC Coliform phân (Fecal Coliform hay E.coli giả định) là coliform chịu

nhiệt có khả năng sinh Indole khi được ủ khoảng 24 giờ ở 44,50C trong canh Trypton Coliform phân là một thành phần của hệ vi sinh đường ruột ở người và các loài động vật máu nóng khác và được sử dụng

đến chỉ thị sự ô nhiễm phân trong môi trường nước E.coli và Coliform phân cho kết quả thử nghiệm

IMVIC là ++ (Indol +, Methyl Red +, Voges Prokauer -, Citrate -)

Để định lượng coliform, coliform chịu nhiệt, coliform phân và E.coli trong nước, người ta thường

dùng phương pháp MPN và phương pháp đếm khuẩn lạc (CFU)

Theo Lương Đức Phẩm (2002), nước có thể vận chuyển nhiều giun ký sinh ở người và động vật Giun và trứng giun không bị triệt khi khử trùng ở liều lượng thông thường, ngược lại kích thước của

chúng lớn có thể lọc làm giảm nguy cơ ô nhiễm nước Trứng sán Ascaris suum thường có trong ruột non

của người và heo Trứng có hình ôvan có kích thước nhỏ sinh trưởng trong nước hay đất ẩm, gây nhiễm cho người

3.2.12 Tảo

Vi khuẩn sử dụng oxy tự nhiên hoặc oxy từ tảo để phân hủy chất hữu cơ tạo ra mêtan, ammonia và

amino acid trong thành phần protein tế bào của chúng Nhóm vi khuẩn này thường là Pseudomonas,

Flavobacterium và Achromobacter Người ta thấy rằng vi khuẩn có liên quan đến các trị số BOD, hàm

lượng COD… Hàm lượng COD và BOD có liên quan nhau

Tảo Chlamydomonas sp có thể sống dưới điều kiện kỵ khí Song Chlamydomonas và Chlorella

cũng sống chung trong điều kiện ở khu vực có đầy đủ ánh sáng chiếu vào để sinh trưởng Chlamydomonas

và Chlorella được xác định nơi có tập trung cao amonia, carbon dioxit, orthophosphates Nhiệt độ thích

hợp cho tảo Chlorella sinh trưởng là 25 – 350C, nhiệt độ tối đa 370C Nhiệt độ dưới 100C hay trên 350C tảo kém phát triển, ở 00C hay trên 400C tảo chết hoàn toàn Cường độ sánh sáng 4000 – 30000 lux, độ pH thích hợp nhất 6,5 – 7,5, dưới 6 hay trên 8 ảnh hưởng đến tảo

Tảo sử dụng các nguồn dinh dưỡng để tảo ra oxygen cho vi khuẩn oxy hóa chất hữu cơ Tuy nhiên

có những loài tảo còn phụ thuộc vào sánh sáng hoặc carbon dioxit phát triển, chẳng hạn như Chlorella

pyrenoidosa thì cần ánh sáng, Scenedesmus costulatus var, Chlorelloides có thể sống trong điều kiện ánh

sáng bị hạn chế, Ochramonas malthamensis khi không có cả ánh sáng và carbon dioxit.

Ngoài ra, còn có các tảo Dunaliella spp, Spirulina, Chaetoceros spp đóng vai trò tích cực trong quá trình oxy hóa chất hữu cơ, tảo Dunaliclla spp rất rộng nhiệt 350C – 400C, nhiệt độ tối ưu 20 – 400C

D salina 14 – 300C, D biclata 25 – 290C Tảo Chatoceros nhiệt độ thích hợp nhất 25 – 300C, cường độ ánh sáng 500 – 10000 lux

Tảo phát triển làm cho nước có màu sắc, tảo xanh làm cho nước có màu xanh lam, khuê tảo melosira và navicula làm cho nước có mùa nâu Chrisophit làm nước có màu vàng nhạt, tảo phát triển gây cho nước có mùi khó chịu

Theo một số nghiên cứu cho thấy nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp lên thực vật dạng

lá trong nước, mùa đông xuất hiện nhiều D magna và nhóm nhỏ M dubia, sau đó D magna được gia

tăng trong những tháng tiếp theo Một phần khu vực ánh sáng dành cho vi sinh vật đồng hóa với không khí và nước Sự phát triển quá mức tảo hoặc thực vật phiêu sinh cũng làm cản trở ánh sáng chiếu xuống nước Tảo nhỏ chủ yếu là tảo xanh lục hoặc xanh lam, thực vật lớn như dạng tự do hoặc cố định, nó đóng vai trò hô hấp và thông thường giúp tăng số lượng vi khuẩn và có khả năng làm sạch nước

3.2.12 Vi sinh vật tham gia phân huỷ chất thải (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ

Dương, 2003)

Vi sinh vật tham gia tổng hợp amylase

Vi sinh vật tổng hợp

– amylase Vi sinh vật tổng hợp - amylase Vi sinh vật tổng hợp – amylase

- Aspergillus awamorii

Asp comdidus, Asp niger, Asp

shirousami, Asp usamii, Asp oryzae

cerevisiae

Vi sinh vật tham gia phân huỷ cellulose

F oxy spoum

F solani

F splendensHunicola insodensMucor pusillusMyrothecium verucariumNeunospora spp

Penicillium notatumPiricularia oryzeaPolyporus versicolor

P sclweinitziiStachybotrys atraStereum sangcinolentumTrchoderma virideTrichodermakoningi

Streptomyces antibioticusStr cellulosae

Str celluloflavusStr thermodiastaticusThermosporafuscaThermoactinomyces glaucusNocardia cellulans

Vi sinh vật tham gia phân huỷ pectin

Erwinia catorovora

Erwinia aroideae

Clostridium multifermentans

Asp omfzaeSelerotina libertinaConiothycopsis diplodiellaBysochlannys fulva

RhizopustriticiBotngtis cinerea

Vi sinh vật tham gia phân huỷ xylan

C trilateraloChrysosporum lignoumFomes annosus

F igniarus

F marginatusFusarium moniliforme

F roseumGibberella sanbenettiGloephyllum saepiariumMyrothecium cyclopium

P digitatum

P expansum

P funiculosum

P luteumTrichoderme konigi

Lượng các chất chứa nitơ có trong tự nhiên

Vị trí tồn tại Số lượng dự đoán

1 Trong thực vật sống trên mặt đất

2 Trong động vật sống trên mặt đất

3 Trong xác hữu cơ trên mặt đất

4 Trong thực vật sống ở đại dương

5 Trong chất vô cơ trên mặt đất

6 Trong xác hữu cơ dưới đại dương

7 Trong chất vô cơ dưới đại dương

STT Axit amin Sản phẩm tạo thành

- Epinephrin, norepinephrin, trelanin, pocphin, paraverin

- Axit pantotenic, penicillin

Các loại vi khuẩn tham gia quá trình amôn hoá protein trong chất thải

B subtilis var amylosacchariticus

B subtilis var natto

7 – 8710,3 – 10,810,3 – 10,87

7,5

11 – 12

8 – 8,510,3 – 10,86,9 – 7,210,3 – 10,86,5 – 7,510,2 – 10,7

10 – 12710,510,3 – 10,87,5 – 86,2 – 76,5 – 87,8

8 – 10,5107,5

9 – 10

9 – 10

8 - 8,5

7 – 8,57,5

7 – 8,5

Các loại xạ khuẩn tham gia quá trình amôn hoá protein trong chất thải

Str fradiaeStr griseusStr griseolus

Str kinoluteusStr maderatusStr maduraeStr maraensisStr proteolyticusStr rectus

Str siyaensisStr verticillatusThermonospora fuscaThermoactinomyces vulgaries

Trung tínhKiềmKiềm yếuKiềmTrung tínhTrung tínhTrung tínhKiềmTrung tínhKiềm yếuTrung tínhTrung tínhKiềmKiềm yếuTrung tínhKiềm Kiềm

7,89,0

8 - 108,5 - 107,5 - 87,5 - 8,56,5 - 787,587,56,8 - 710,5 - 10,8

8 - 96,5 - 8

3,22,3 – 2,6

2 – 3

2 – 39

5 – 62,5 – 3

Các loài nấm sợi tham gia quá trình amôn hoá

Kiềm yếuTrung tính Axit Kiềm Trung tính Trung tínhKiềm Kiềm yếuKiềmAxitAxitKiềmKiềm 1, kiềm 2Axit

AxitTrung tínhTrung tínhKiềm AxitAxitAxitKiềm; axitAxitAxit yếuTrung tính; axitAxit

Kiềm Collagennase

10,5

2 – 3

3 – 5

10 – 118,5 – 1082: 2,87,538,5 – 108,2 – 8,4

6 - 72,5 – 38,5 – 106,5 – 7,57,5 – 8,57,5 – 9,58

112,5 – 2,9

< 58,5 – 9,511; 10446,57,8103,5

3 – 43,8 – 4,27,5 – 9,5; 3 – 3,5

3 – 3,5

5 – 5,5

7 – 8; 2,9 – 3,32,9 – 3,39,5 – 9,86,5

Đặc điểm các giống vi sinh vật tham gia quá trình nitrite hoá

S

TT

Tên giống vi sinh

vật

phát triển

monas di động hoặc không di động Chúng thường Tế bào hình ellip hay hình que ngắn,

đứng riêng lẽ hoặc cũng có thể tạo thành từng đôi một hoặc tạo thành từng chuỗi

Chúng thuộc vi khuẩn Gram âm, có màng tế bào chất tách ra thành túi khi ở giữa phần giữa tế bào

Nhiệt độ phát triển là 3 –

300C pH thích hợp là 5,8 – 8,5

occus

Chúng thuộc vi khuẩn gram âm, tế bào hình cầu, thường đứng riêng rẽ hoặc tạo thành từng nhóm bốn tế bào một Chúng thuộc nhóm vi khuẩn tự dưỡng hóa năng bắt buộc

Nhiệt độ phát triển 2 –

30oC pH thích hợp 6,0 – 8, 0

obus

Vi khuẩn này có hình thái rất đa dạng, chúng thuộc vi khuẩn gram âm

Chúng có khả năng di động nhờ chu mao

Chúng thuộc tự dưỡng hoá năng bắt buộc

Nhiệt độ phát triển 15 –

Đặc điểm hình thái Điều kiện phát

triển

ter sinh sản theo kiểu nảy chồi Chúng Tế bào hình que, hình quả lê,

thuộc vi khuẩn gram âm

Nhiệt độ phát triển

5 – 40 oC,

pH thích hợp 6,5 – 8,5

na

Tế bào hình que thẳng, hình cầu không di động Chúng thuộc loại hoá năng bắt buộc Chúng không đòi hỏi chất kích thích sinh trưởng và thuộc hiếu khí bắt buộc

Nhiệt độ phát triển

20 – 30oC,

pH thích hợp 7 – 8

cus

Chúng thuộc vi khuẩn hình cầu, có kích thước 1,5µm, thuộc gram

âm Chúng có khả năng di động nhờ một hoặc hai tiêm mao Chúng thuộc

vi khuẩn hoá năng bắt buộc, không đòi hỏi chất kích thích sinh trưởng

Nhiệt độ phát triển

15 – 30oC,

pH thích hợp 6,8 – 8

Đặc điểm vi sinh vật tham gia quá trình phản nitrat hoá