Nhóm 11 xử lý sinh học đất bị ô nhiễm

 Xử lý sinh học XLSH là quá trình sử dụng tác nhân sinh học để làm suy giảm, phá vỡ, chuyển đổi, và / hoặc loại bỏ các chất gây ô nhiễm làm suy giảm chất lượng từ đất và nước.. ỨNG DỤNG

QUẢN LÍ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG ĐẤT

Các phương pháp xử lí sinh học đất ô nhiễm

GVHD: TRẦN THANH CHI NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:

1. NGUYỄN THỊ THÙY LINH

2. PHẠM THỊ PHƯƠNG

3. ĐỖ THỊ THIỆN

4. CHU THÚY VINH

1

MỤC LỤC

2

I TỔNG QUAN

 Ô nhiễm đất: là sự mất cân bằng của quá trình làm sạch tự nhiên do việc thải ra nhiều CTR, khí thải nước thải mà những chất thải này tích tụ và tham gia chuyển hóa làm ảnh hưởng tới chất lượng đất và thành phần đất

 Xử lý sinh học (XLSH) là quá trình sử dụng tác nhân sinh học để làm suy giảm, phá vỡ, chuyển đổi, và / hoặc loại bỏ các chất gây

ô nhiễm làm suy giảm chất lượng từ đất và nước

 XLSH là một quá trình tự nhiên, dựa vào VK, nấm và TV để thay đổi chất gây ô nhiễm

3

PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ SINH HỌC

 Theo vị trí có 2 loại :

 Xử lí tại chỗ (In Situ Bioremediation Techniques)

 Xử lí ngoại vi (Ex Situ Bio-Remedial Methods)

 Theo tác nhân sinh học:

 Xử lí nhờ VSV

 Xử lí nhờ Thực vật

4

ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XLSH

Sử dụng phù hợp với các loại đất bị ô nhiễm bởi các tác nhân :

 hydrocarbon

 dung môi hữu cơ halogen hóa

 hợp chất halogen hóa hữu cơ

 thuốc trừ sâu không chứa clo và thuốc diệt cỏ

 hợp chất nitơ

 kim loại (chì, thủy ngân, crôm)

 Hạt nhân phóng xạ Tuy nhiên lại không phù hợp với các loại đất ô nhiễm kim loại nặng, PAHs, hidrocacbon clorua

5

II XỬ LÍ SINH HỌC BẰNG VI SINH VẬT

Cơ chế của phương pháp

6

hình 1 Cơ chế của phương pháp xử lý sinh học bằng VSV

PHÂN LOẠI PP XLSH BẰNG VI SINH VẬT

 Các dạng công nghệ xử lí:

 Biostimualation (Kích thích sinh học): thêm chất dinh dưỡng

 Bioaugmentation (Bổ sung sinh học): thêm vi sinh vật

 Bio-attenuation (Intrinsic Bioremediation): theo dõi quá trình làm sạch tự nhiên

II.1 Công nghệ Kích thích sinh học

 Biostimulation ( Kích thích sinh học ) là pp thúc đẩy sự phát triển và hoạt động trao đổi chất của các VSV bản địa có khả năng sử dụng các chất ô nhiễm thông qua việc thay đổi các yếu tố môi trường như độ ẩm,

pH, nồng độ oxy, chất dinh dưỡng (nitơ (NH4NO3), phốt pho (K2HPO4, KH2PO4, các khoáng

chất ), chất hoạt động bề mặt, chất xúc tác, v.v. 

 Khu vực áp dụng: ở những địa phương mà VSV trong đất ở đó có khả năng phân hủy sinh học tự nhiên các chất ô nhiễm nhưng điều kiện môi trường kém dẫn đến hiệu quả của VSV thấp

- Ưu điểm của phương pháp này là chi phí thấp, thân thiện với môi trường

 - Nhược điểm: chỉ có hiệu quả với một số vùng và có thể không thu được kết quả như mong muốn.

8

II.2 công nghệ bổ sung sinh học

Bioaumentation (Bổ sung sinh học)là phương pháp sử dụng quần thể VSV bản địa đã được làm giàu hoặc VSV sử dụng các chất độc từ nơi khác, thậm chí VSV đã được cải biến về mặt di truyền bổ sung vào các địa điểm ô nhiễm

Phương pháp này có một số điều kiện bất lợi như:

sự cạnh tranh của vi sinh vật,

Sự thay đổi điều kiện của môi trường so với trong PTN

sự thiếu hụt nguồn dinh dưỡng, các chất đa lượng và vi lượng cần cho hoạt động phân hủy của vi sinh vật

…

9

II.2 Công nghệ bổ sung sinh họcPhương pháp bổ sung sinh vật để xử lý đất bị nhiễm mặn ở Nhật Bản:

- sử dụng phân compost và VSV có tên Halo Bacterium (vi khuẩn này đã được sử dụng ở việt nam để xử lý nước mặn ở một số đảo) để xử lý đất bị mặn hóa do sóng thần xảy ra vào ngày 11 tháng 3 năm 2011 tại Tohoku Area, Nhật Bản

- phân compost chứa vi khuẩn halo đã được sử dụng trong các khu vực rộng lớn của Tohoku bị ảnh hưởng bởi nước biển ngập do sóng thần Do các hoạt động của vi khuẩn nên độ mặn ở các vùng nông nghiệp sẽ giảm xuống và phân compost cung cấp một số chất dinh dưỡng và chất hữu cơ cho đất

10

II.3 Theo dõi khả năng tự làm sạch

 Sử dụng khả năng phân hủy sinh học của vi khuẩn bản địa mà không cần bổ sung thêm

 Dựa vào các quá trình sinh học (phân hủy sinh học) kết hợp với vật lý (sự bay hơi, phân tán,hấp thụ/hấp phụ) và hóa học (quá trình thủy phân, quá trình oxy hóa , khử)

 Áp dụng khả thi chỉ khi tỷ lệ phân hủy sinh học là nhanh hơn so với tỷ lệ lan truyền ô nhiễm

11

CÁC TÁC NHÂN SINH HỌC

VI KHUẨN

 Vi khuẩn hiếu khí :

 Bao gồm : Pseudomonas, Alcaligenes, Sphingomonas, Rhodococcus, and Mycobacterium

 Để phân hủy :thuốc trừ sâu , hydrocarbons; alkanes and hợp chất thơm

 Có khả năng sử dụng chất ô nhiễm như nguồn cacbon và năng lượng

 Vi khuẩn metan (Methanotrophs) :

 Vi khuẩn hiếu khí sử dụng metan như nguồn cacbon và năng lượng

 Methane monooxygenase (MMO) có 1 dải chất nền (substrate) rộng

 Hoạt động chống lại một loạt các hợp chất (e.g chlorinated aliphatics như trichloroethylene(TCE) và 1,2- dichloroethane)

 Vi khuẩn yếm khí :

 Không sử dụng phổ biến như vi khuẩn hiếu khí

 Có thể được ứng dụng trong xử lý phân hủy sinh học cho polychlorinated biphenyls (PCBs) trong trầm tích sông, trichloroethylene (TCE), and chloroform

12

Vi khuẩn biến đổi gen (Pseudomonas) với các enzyme sản xuất plasmid làm suy giảm chỉ số octan và nhiều hợp chất hữu cơ khác nhau từ dầu thô.bảng danh sách lựa chọn của các vi sinh vật biến đổi gen

13

 Candida có thể phân hủy formaldehyde

 Gibeberella có thể khử xyanua

 Nấm While rot có thể phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ trong đất và nước thải, ví dụ như phanerochaete chrysosporium

có thể sản xuất các hỗn hợp thơm với hệ thống lignolytic của nó

 Pentachlorophenol, dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), thậm chí TNT (trinitrotoluene) có thể được phân hủy bởi nấm thối trắng

14

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN XLSH BẰNG VSV

- Các chất dinh dưỡng vô cơ: Nitơ và Phốt pho là cần thiết cho hoạt động của VSV và sự phát triển của tế bào

 Tất cả VSV đất cần độ ẩm cho sự tăng trưởng và chức năng của tế bào

 pH đất rất quan trọng vì hầu hết các loài vi sinh vật chỉ có thể tồn tại trong một khoảng pH nhất định Hơn nữa, pH đất có thể ảnh hưởng đến

sự sẵn có của chất dinh dưỡng

 Tính chất của đất ô nhiễm cần xử lí

15

Bảng 2 Các điều kiện để tiến hành xử lý sinh học bằng VSV

KĨ THUẬT BÙN NHÃO

Bể phản ứng

Bể tách nước

Bể-3 Tạo bùn

Bể-2 Sàng hạt mịn

Bể- 1 Trộn

Bể trộn bùn/ rửa đất Sàng đất hạt thô

Thêm:

-Nước -Dinh dưỡng -chất tạo bọt, Chất ổn định

KĨ THUẬT TRẢI ĐẤT

18

KĨ THUẬT TRẢI ĐẤT CÓ MÁI CHE

19

KT TRẢI ĐẤT CÓ MÁI CHE + HT XỬ LÍ KHÍ

20

KĨ THUẬT ĐỐNG Ủ

21

22

23

Tổng hợp về các phương pháp

III XỬ LÍ SINH HỌC BẰNG THỰC VẬT

 Phytoremediation là việc sử dụng các TV để làm sạch chất ô nhiễm từ đất. PP này tận dụng lợi thế là khả năng hấp thu độc đáo và

có chọn lọc của hệ thống rễ cây, cùng với sự chuyển vị, tích lũy sinh học, và khả năng phân hủy các chất gây ô nhiễm của toàn bộ thân TV cho quá trình xử lí. 

 Thời gian phụ thuộc vào:

 Loại và số lượng thực vật sử dụng

 Loại và lượng chất độc hại có mặt

 Kích thước và chiều sâu của đất ô nhiễm

 Loại đất và điều kiện hiện tại

 Thông thường sẽ mất cả năm để làm sạch bằng phương pháp này

25

III.1 Chiết tách nhờ thực vật

Chiết tách nhờ thực vật: Có thể dịch là hấp thụ thực vật, trong đó cơ chế hoạt động được dựa vào việc sử dụng thực vật bậc cao

để hấp thụ các chất ô nhiễm từ môi trường và tích luỹ chúng trong các tế bào thân và lá cây

Các mô thực vật được thu hoạch, chưa nhiều chất gây ô nhiễm tích lũy, có thể dễ dàng và an toàn được chế biến bằng cách làm khô, tro hoặc ủ

 Hai hình thức hấp thụ thực vật: tự nhiên và hỗ trợ(A) tự nhiên: nơi thực vật một cách tự nhiên mất lên chất gây ô nhiễm từ đất - không được trợ cấp(B) hỗ trợ: sử dụng các chất tạo phức, vi khuẩn và hormon thực vật để huy động và thúc đẩy sự hấp thu chất gây ô nhiễm

27

III.1 Chiết tách nhờ thực vật

Áp dụng trong phương pháp xử lý cadimi

Một loạt các loài thực vật đã được nghiên cứu với khả năng trích xuất Cd từ đất bị ô nhiễm, chẳng hạn như goldenrod cao hoặc S altissima , indian hoặc Brassica ,đậu phộng hoặc Abelmoschus esculen

có báo cáo rằng một số Giống lúa Japonica-Indica và Indica có công suất đất đáng kể

28

 Ưu điểm:

● Chi phí khá rẻ so với phương pháp truyền thống

● Chất gây ô nhiễm vĩnh viễn ra khỏi đất

● Lượng chất thải đó phải được xử lý được giảm lên đến 95%

● Trong một số trường hợp, chất gây ô nhiễm có thể được tái chế

 Hạn chế: sử dụng cho đất bị ô nhiễm kim loại nhẹ: Pb, Cd, Ni, Zn

 Thực vật như Cải bẹ xanh, hướng dương, Thlaspi caerulescens,…

29

III.2 Phân hủy nhờ thực vật

- sử dụng thực vật loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ (thuốc bảo vệ thực vật, các hợp chất cao phân tử, ) và vô cơ (Cu, Pb, Zn, Cd, thậm chí cả các nguyên tố phóng xạ) ra khỏi môi trường bị ô nhiễm (đất, nước ngầm,nước thải, bùn thải)

● Nó có thể giải quyết vấn đề ô nhiễm trong đất, trầm tích, hoặc nước ngầm

 Lợi thế: Cả hai mặt kinh tế và thân thiện môi trường

 Nhược điểm:

● Yêu cầu nhiều hơn một mùa trồng trọt có hiệu quả

● đất phải sâu nhỏ hơn 3 ft và nước ngầm trong vòng 10 ft của bề mặt

● chất gây ô nhiễm có thể vẫn tái nhập vào chuỗi thức ăn thông qua động vật hoặc côn trùng mà ăn nguyên liệu thực vật

30

III.3 Bay hơi nhờ thực vật

 sự hút các chất gây ô nhiễm trong vùng rễ cây, hoặc vùng rễ,thực hiện bởi vi khuẩn hoặc vi sinh vật khác phát triển mạnh trong vùng rễ.Vi khuẩn trong vùng rễ chuyển chất gây ô nhiễm đến sản phẩm không độc hại

 Hoạt động tốt trong việc loại bỏ các hydrocarbon dầu mỏ

31

 Ưu điểm:

● trong thực tế tại chỗ dẫn đến không có xáo trộn

● Không loại bỏ các vật liệu bị ô nhiễm

● Hoàn khoáng của chất gây ô nhiễm có thể xảy ra

● chi phí lắp đặt và duy trì thấp

 Nhược điểm:

● Phát triển sâu rộng vùng rễ yê cầu cần có thời gian

● gốc sâu hạn chế do cấu trúc vật lý của đất

● Chất hữu cơ từ thực vật có thể được sử dụng như một nguồn C thay vì gây ô nhiễm -> lượng giảm phân hủy sinh học gây ô nhiễm

32

III.4 Ổn định nhờ thực vật

 cố định của các chất ô nhiễm trong đất thông qua, hấp thụ và tích lũy bởi rễ, kết tủa trong rễ Cuối cùng, sự di chuyển của các chất gây ô nhiễm sẽ giảm, chuyển đổi sang nước ngầm bị cản trở và do đó khả dụng sinh học của kim loại vào chuỗi thức ăn bị giảm đi

 Ưu điểm: Phù hợp với đất ô nhiễm kim loại nặng,

các HCHC kị nước, PCBs

● Không xử lý hóa chất / sinh khối nguy hiểm là cần thiết

● Rất hiệu quả khi cố định nhanh chóng là cần thiết để bảo tồn đất

 Nhược điểm:

● Chất gây ô nhiễm vẫn còn trong đất

● Áp dụng trồng trọt / cải tạo đất rộng

● cần giám sát bắt buộc

33

Bảng 4 Ưu nhược và nhược điểm

- Dùng năng lượng mặt trời

- Xử lí tại chỗ

- Dễ dàng theo dõi TV

- Được sử dụng với diện tích lớn

- Chi phí thấp hơn so với pp khác

- Ít chất thải thứ cấp hơn

- Không gây mùi

- Đất sau xử lí có thể tiếp tục sử dụng

- Ít gây hại nhất do việc sử dụng SV có trong tự nhiên, tạo môi

trường sinh thái

- Sinh khối giới hạn

- Chỉ giới hạn cho tầng đất nông

- Tích lũy nhiều chất ô nhiễm độc hại cho cây, phụ thuộc vào khí hậu

- Chậm hơn các pp truyền thống

- Chỉ thích hợp với các chất ô nhiễm ưa nước

- Chất ô nhiễm có khả năng đi vào chuỗi thực phẩm thông qua

MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT

Water Hyssop (Bacopa monnieri) cây bài hương nước loại

bỏ Pb, Hg, Cd và chromium từ đầm lầy và đất ngập nước.

Hoa cẩm tú cầu, loại nhôm ra khỏi đất

35

cây liễu hấp thụ cadmium, kẽm và đồng Nicotiana tabaccum, thể hiện một gen men metallothionein cho loại bỏ

cadmium cao hơn

36

KĨ THUẬT SAU XỬ LÍ

Composting Giảm thể tích và hàm lượng nước Tốn thời gian

Đòi hỏi thiết bị đặc biệtSản phẩm cuối cùng vẫn là chất độc hại

Đóng rắn Giảm thể tích

Thu hồi kim loại

Đòi hỏi thiết bị đặc biệtSản phẩm cuối vẫn là chất độc hại

Nhiệt phân Giảm thẻ tích một cách đáng kể

Sử dụng được sản phẩm (khí nhiệt phân)

Sản phẩm cuối vẫn là chất độc hại

37

CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE

38