BÀI BÁO CÁO CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY TẾ BÀO ppt

Giai đoạn xử lý sinh học: Chủ yếu dùng các phương pháp xử lý như: yếm khí, hiếu khí, thiếu khí để loại bỏ các hợp chất hữu cơ tan có trong nguồn nước nhằm làm giảm các chỉ số BOD, COD,.

BÀI BÁO CÁO CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY TẾ BÀO

Nội dung báo cáo:

I SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC HIỆN NAY.

II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI.

III CÁC CHỦNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

IV ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM

LỜI NÓI ĐẦU

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhưng không phải vô tận Mặc dù lượng nước chiếm hơn 97% bề mặt trái đất nhưng lượng nước có thể dùng cho sinh hoạt và sản xuất rất ít, chỉ chiếm khoảng 3% Nhưng hiện nay nguồn nước này đang bị ô nhiễm trầm trọng do nhiều nguyên nhân mà nguyên nhân chính là do hoạt động sản xuất

và ý thức của con người

Việc khan hiếm nguồn nước ngọt đã và đang gây ra hậu quả hết sức nghiêm trọng đến môi trường, hệ sinh thái, các loài sinh vật, trong

đó có con người , tiềm ẩn nguy cơ chiến tranh….Do vậy đề tài “ô

nhiễm nguồn nước và hậu quả” là một vấn đề cần được quan tâm nhiều hơn Đặc biệt là chú trọng xử lý nước thải trong công nghiệp, trong sinh hoạt, trong sản xuất,…

I.SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC HIỆN NAY:

nhiễm nước là vấn đềđáng lo ngại hơn ô nhiễm đất

Ô nhiễm nước xảy ra khi nước bề mặt chảy qua rác thải sinh hoạt, nước rác công nghiệp, các chất ô nhiễm trên mặt đất, rồi thấm xuống nước ngầm

2.Nguồn gốc

Nước bị ô nhiễm là do sự phủ dưỡng xảy ra chủ yếu ở các khu vực nước

ngọt và các vùng ven biển, vùng biển khép kín Do lượng muối khoáng và

hàm lượng các chất hữu cơ quá dư thừa làm cho các quần thể sinh vật trong nước không thể đồng hoá được Kết quả làm cho hàm lượng ôxy trong nước giảm đột ngột, các khí độc tăng lên, tăng độ đục của nước, gây suy thoái thủy vực

Nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió, bão, lũ lụt Ô nhiễm này còn được gọi là ô nhiễm không xác định nguồn gốc.

Nguồn gốc nhân tạo: Là sự thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng Chủ yếu do xả nước thải từ các vùng dân cư, khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc trừ sâu, diệt cỏ, phân bón trong nông nghiệp.

Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước : ô nhiễm vô cơ, ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý

3.Nước thải:

Nước đã qua sử dụng gọi là nước thải.

Người ta phân ra 5 loại nước thải :

– Nước thải sinh hoạt.

– Nước thải bệnh viện.

– Nước thải sản xuất nông nghiệp.

– Nước thải công nghiệp thực phẩm.

– Nước thải các ngành công nghiệp khác.

Để tránh làm ô nhiễm môi trường, nước thải phải được xử lý trước khi thải ra môi trường, tiêu chuẩn chất lượng nước thải sau xử lý được quy định theo từng quốc gia/địa phương

đời sống con người

Vì vậy, nghiên cứu

tiêu chuẩn cho phép

khi thải ra môi trường

đã được các nhà

khoa học trong và

ngoài nước quan

II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI:

Qua nhiều thí nghiệm, các nhà khoa học đã sử dụng vi sinh vật cho quá trình xử lý Các hệ thống lọc, bể lọc, quá trình lắng và khử trùng được nghiên cứu và phát triển Góp phần hạn chế phí phạm nguồn tài nguyên nước của chúng ta

Ở Singapore, hàng chục năm nay Singapore phải nhập khẩu nước từ bang Johor- Malaysia Nhưng 2 hiệp ước mua bán nước cấp quốc gia sẽ hết hạn lần lượt vào các năm 2011 và 2061, và quan hệ song phương thường bị ảnh hưởng bởi những bất đồng về giá nước thô Cho nên Singapore đã tái chế nước thải thành nước uống có tên gọi “NEWater” Mặc dù chi phí không nhỏ nhưng họ quyết định dùng cả 3 cấp xử lý Chất lượng nước đầura hoàn toàn an toàn cho ăn uống, sinh hoạt và sử dụng vào các mục dích khác

NEWater trong như pha lê và sạch hơn bất cứ một loại nước nào có trong tự nhiên

Ở Israel, nước thải công nghiệp và sinh hoạt đều được thu gom vào các hệthống xử lý tập trung Ở các hệ thống này sử dụng các giải pháp xử lý dựa vào từ tính; xử lý bằng phương pháp kết đông điện từ, xử lý bằng cách làm lắng đọng

1.Quy trình xử lý chung

Giai đoạn tiền xử lý: Bằng phương pháp cơ học, hoá học và

hoá lý để loại bỏ các loại rác thô, chất rắn lơ lửng (SS) ra khỏi

nguồn nước Ngoài ra, còn có chức năng làm ổn định chất lượng

nước thải như: điều chỉnh pH, lưu lượng và tải lượng các chất gây bẩn có trong nguồn thải

Giai đoạn xử lý sinh học: Chủ yếu dùng các phương pháp xử lý như: yếm khí, hiếu khí, thiếu khí để loại bỏ các hợp chất hữu cơ tan

có trong nguồn nước nhằm làm giảm các chỉ số BOD, COD, có

trong nguồn nước Quá trình này sẽ hoạt động hiệu quả khi các

thành phần cơ chất (các hợp chất chứa cacbon), dinh dưỡng (các hợp chất chứa nitơ và photpho), nồng độ oxy hoà tan trong nước, được

bổ sung hợp lý.

Giai đoạn xử lý hoàn thiện: Nhằm mục đích làm ổn định chất lượng nước, khử trùng cho nguồn nước trước khi xả ra môi trường Giai đoạn này thường dùng phương pháp hoá học để xử lý Kết thúc quá trình xử lý, nước đầu

ra đảm bảo yêu cầu chất lượng xả thải mà không làm ảnh hưởng tới môi trường

Giai đoạn xử lý bùn: Sử dụng phương pháp cơ học và hoá lý để xử lý nhằm giảm thiểu thể tích bùn thải hay

chuyển trạng thái bùn từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn dùng cho các mục đích khác như xả bỏ hay làm phân vi sinh

2.Các giai đoạn nuôi cấy và bổ sung vi sinh vật

Giai đoạn nuôi cấy vi sinh

1 Ngày đầu: Cho nước thải vào đầy 1/3 bể sinh học có sục khí + 2/3 bể nước đã xử lý tuần hoàn lại hay nước sạch để giả tải lượng ô nhiễm, sao cho tải lượng COD trong thời gian,sản phẩm vi sinh nuôi cấy < 2kg/m 3 , cho sản phẩm vi sinh đã tính toán kết hợp chất dinh dưỡng vào bể để vi sinh bắt đầu tăng trưởng sinh khối

2.Ngày thứ 2 cho nước lắng 2h sau đó cho nước trong ra, cho lượng nước thải mới vào , sục khí và tiếp tục cho sản phẩm vi sinh vào bể

3.Ngày thứ 3 lại cho nước lắng 2h và cho nước trong ra khỏi bể và cứ như vậy cho tới ngày thứ 20

4 Sau khi nuôi cấy đến ngày 20 thì cho nước trong đã lắng ra ngoài

5 Nặp nước thải mới vào và bắt đầu hệ thống bình thường , lúc này lượng sinh khối đã tăng lên đến mức ổn định để sử lý chất hữu cơ

Giai đoạn bổ sung vi sinh

Nếu hệ thống đã ổn định chỉ cần cho trực tiếp lương vi sinh (0,5ppm/ngày dựa vào lượng nước thải /ngày) mỗi ngày hoặc mỗi tuần vào hệ thống tùy vào độ ổn định của hệ thống để vi sinh luôn được ổn định và sử lý tốt

Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể Đây là giai đoạn

để các vi khuẩn thích nghi với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào

Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường

Giai đoạn cân bằng (stationary phase): lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định Nguyên nhân của giai đoạn này là (a) các chất dinh dưỡngcần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi

khuẩn đã bị sử dụng hết, (b) số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi

Giai đoạn chết (log-death phase): trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật

độ vi khuẩn trong bể giảm nhanh Giai đoạn này có thể do các loài có kích thườc khả kiến hoặc là đặc điểm của môi trường

3.Các giai đoạn thích nghi và tăng trưởng của vi sinh vật

Đồ thị

về sự tăng trưởng tương đối của các vi sinh vật trong

bể xử

lý nước thải

- Thu gom, cân bằng nước thải và tách dầu mở

4.Quy trình xử lý theo phương pháp 3 bậc:

Sử dụng các vi sinh vật yếm khí (không cần oxy) để lên men bùn cặn và nước thải như lên men rượu, lên men acid lactic, lên men metan … và tạo ra các sản phẩm cuối là : cồn, các acid, aceton, CO2, H2, CH4.

+ Phân hủy kỵ khí có thể chia làm 6 quá trình:

1 Thủy phân polymer: thủy phân các protein, polysaccaride, chất béo.

2 Lên men các amino acid và đường.

3 Phân hủy kỵ khí các acid béo mạch dài và rượu (alcohols).

4 Phân hủy kỵ khí các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic).

5 Hình thành khí methane từ acid acetic.

6 Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2.

Các quá trình này có thể họp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ:

+ Thủy phân: trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan (polysaccharides, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan

Các nhóm vi sinh vật tham gia quá trình yếm khí:

Clostridium spp., Peptococcus anaerobus, Bifidobacterium spp., Desulphovibrio spp.,

Corynebacteriumspp.,Lactobacillus,Actonomyces, Staphylococcus và Escherichia coli

- Xử lý bậc 1 bằng phương pháp sinh học yếm khí trong bể UASB

- Xử lý bậc 2 bằng phương pháp sinh học hiếu khí trong bể AEROTEN

+ Sử dụng các vi sinh vật hiếu khí để oxy hóa chất thải trong nước, các vi sinh vật này cần oxy để hoạt động do đó cần có hệ thống thông khí (hoặc sục khí)

+ Quá trình xử lý sinh học hiếu khí là quá trình sử dụng các vi sinh oxy hóa cácchất hữu cơ trong điều kiện có oxy

 Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn:  Ôxy hóa các chất hữu cơ:

EnzymeCxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ΔH  Tổng hợp tế bào mới:

EnzymeCxHyOz + O2 + NH3 → Tế bào vi khuẩn (C5H7NO2)+ CO2 + H2O - ΔH

 Phân hủy nội bào:

EnzymeC5H7O2 + O2 → 5 CO2 + 2H2O + NH3 ± ΔH

Trong 3 loại phản ứng ΔH là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào Các chỉ

số x, y, z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa cacbon bị oxy hóa

-Xử lý bậc 3 bằng phương pháp hóa lý: keo tụ, lắng lọc và khử trùng.

Sơ đồ dây chuyền công nghệ: Nước thải → Lưới tách rác → Bể gom

→ Bể tuyển nổi → Bể điều hòa → Bể sinh học kỵ khí có vật liệu đệm

→ Bể sinh học bùn hoạt tính → Bể lắng → Ngăn khử trùng → Nước sau xử lý (TCVN 5945-2005 loại A)

Bùn lắng tụ được hút vào ngăn chứa bùn, bể phân hủy bùn và cuối cùng được hút thải vào bãi rác hoặc dùng để bón cây

Xử lý nước thải thủy sản, nhất là cá tra có nhiều máu, nhiều mở với nồng

độ chất gây ô nhiễm cao phải đồng thời áp dụng nhiều phương pháp như trên: phương pháp hóa lý (tách rác, tách mở bằng tuyển nổi, lắng tụ, khử trùng, lọc

áp lực); phương pháp hóa sinh (nguyên tắc kỵ khí: thiết bị lọc sinh học có vật liệu đệm; nguyên tắc hiếu khí: bể aerotank sục khí với bùn hoạt tính có cấy men

vi sinh)

Công trình xử lý bao gồm thiết bị như sau:

- Bể gom, máy bơm nước thải

- Bể tuyển nổi, máy nén khí, bơm cao áp, motor truyền động

- Bể điều hòa, máy bơm

- Bể phân hủy kỵ khí, bơm nước thải

- Bể bùn hoạt tính, máy thổi khí

- Bể lắng, motor giảm tốc

- Bể chứa bùn, bơm bùn tuần hoàn

- Bể khử trùng, bơm định lượng, hóa chất

5.Quy trình xử lý nước thải trong chế biến thủy sản

Trong quá trình hoạt động sản xuất, các cơ sở dệt nhuộm

đã tạo ra lượng lớn chất thải có mức độ gây ô nhiễm cao

Nước thải sinh ra từ dệt nhuộm thường có nhiệt độ cao, độ

pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất, thuốc nhuộm khó phân

hủy, độ màu cao Nếu không được xử lý tốt, nước thải do dệt nhuộm sẽ gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm

Các công trình xử lý nước thải dệt nhuộm áp dụng kết hợp công nghệ xử lý hóa học, sinh học và cơ lý Quá trình xử lý hóa học nhằm điều chỉnh, trung hòa độ PH của nước thải;

dùng keo tụ, tạo bông để loại bỏ các loại thuốc nhuộm khó

phân hủy sinh học sau khi xử lý sinh học Quá trình xử lý sinh học diễn ra nhờ sự phân hủy hiếu khí của bùn hoạt tính lơ

lửng để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải.

6.Xử lý nước thải trong dệt vải

Hố thu, chắn rác :

Nước thải sản xuất sẽ theo hệ thống mương dẫn chảy về bể gom, qua lưới

chắn rác để đến bể điều hoà

Lưới chắn rác (inox) sẽ giữ lại rác có kích thước lớn, tạp chất thô Chắn rác với

hệ thống lấy rác bằng thủ công được đề nghị sử dụng, rác được tập trung tại

bể thu rác và hợp đồng với công nhân vệ sinh chuyển rác đến bãi vệ sinh thích hợp

Bể cân bằng.

Nước thải sau khi được tách rác sẽ được dẫn vào bể xử lý vi sinh tùy tiện bằng

tự chảy Trong bể xử lý vi sinh tùy tiện có sử dụng hệ vi sinh kỵ khí để phân hủy chất hưu cơ có trong nước thải, giảm quá trình tạo bọt trong xử lý ở quá trình tiếp theo

Bể lọc sinh học MBR

Bể xử lý sinh học hiếu khí với màng lọc sinh học MBR, Màng được cấu tạo từ chất Polypropylen có kích thước lỗ cực nhỏ cỡ 0.001 micron chỉ có thể cho phân tử nước đi qua và một số chất hưu cơ, vô cơ hòa tan đi qua, ngay cả hệ vi sinh vật bám dính cũng không thể đi qua được

do vậy nước sau khi đi qua màng MBR không cần phải dùng hóa chất khử trùng Không khí được đưa vào tăng cường bằng các máy thổi khí

có công suất lớn qua các hệ thống phân phối khí ở đáy bể, đảm bảo lượng oxi hoà tan trong nước thải >2 mg/l

Như vạy tại đây sẽ diễn ra quá phân huỷ hiếu khí triệt để, sản phẩm của quá trình này chủ yếu sẽ là khí CO 2 và sinh khối vi sinh vật, các sản phẩm chứa nitơ và lưu huỳnh sẽ được các vi sinh vật hiếu khí

chuyển thành dạng NO 3 - , SO 4 2- và chúng sẽ tiếp tục bị khử nitrate, khử sulfate bởi vi sinh vật

Quá trình phân hủy sinh học hiếu khí đạt yêu cầu thì tại đây sẽ

không có mùi hôi, bể không đậy kín để tăng quá trình tiếp xúc của nước thải trên bề mặt bể với không khí và dễ quản lý trong vận hành

Với thời gian lưu của nước trong bể này khoảng 10 – 12 giờ thì hiệu quả xử lý trong giai đoạn này đạt 90 đến 95% theo BOD.

Bể ổn định

Trước khi thải vào môi trường nước sau khi xử lý còn trung gian trước khi đi vào môi trường, mặt khác nước thải còn được dùng trở lại để rửa màng MBR theo định kỳ

Hệ thống xử lý bùn:

Bùn trong quá trình xử lý từ bể lắng, một phần dư Bùn

được phân huỷ kỵ khí bỡi vi sinh

Nhà máy

xử lý nước thải bằng công nghệ

vi sinh

8/ vi sinh vật xử lý dầu tràn.

Thực tế, có một số chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu Tùy mỗi nước, mỗi khu vực, người ta sẽ lựa chọn các chủng vi sinh vật khác nhau phù hợp với điều kiện từng vùng

Theo PGS.TS Lại Thúy Hiền, phòng Vi sinh vật Dầu mỏ, Viện Công nghệ Sinh học (Viện KH&CN Việt Nam), ở hầu hết các bờ biển Việt Nam đều có vi sinh vật tự phân hủy dầu Khi xảy ra sự cố tràn dầu, người ta sẽ phải tiến hành nhiều bước như vớt và thu gom dầu, sau đó mới tiến hành sử dụng vi sinh vật để xử lý để tránh dầu tràn ngấm xuống đáy biển sẽ tiêu diệt hệ sinh thái, làm cá, tôm, ốc bị chết

Thế giới vi sinh vật phong phú và thực hiện phân hủy dầu cũng theo nhiều cơ chế khác nhau như phân hóa mạch cacbon, hấp thụ dầu tùy thuộc vào từng chủng vi sinh vật bản địa

Các loại vi sinh vật sử dụng trong xử lý sự cố tràn dầu thường hoạt động theo cơ chế mạch cacbon phân hủy tạo thành CO2 và nước

Ở mỗi vùng khác nhau lại có một loại vi sinh vật khác nhau để xử lý chứ không

có một chủng chung cho các vùng Cách làm này không phức tạp, chỉ cần bổ sung vi sinh vật, tạo các chất hoạt động bề mặt để những vi sinh vật có sẵn này hoạt động mạnh hơn

III CÁC CHỦNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

bởi khả năng sử dụng nguồn cơ chất đa dạng, thích hợp nhất trong việc sản xuất điện từ chất thải

Ngoài Geobacter, một số loại vi khuẩn có tiềm năng khác trong lĩnh vực này là Rhodoferax ferrireducens, Shewanella putrefaciens, Aeromonas hydrophila,

Desulfomonas sp, nocardia, flavobacterium, untitled,

Fecal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong đường

ruột của động vật như Streptococcus bovis và S equinus; một số loài có phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật nhu S faecalis và S faecium hoặc có 2 biotype (S faecalis var liquefaciens và loại S faecalis có khả

năng thủy phân tinh bột) Các loại biotype có khả năng xuất hiện cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm