Sinh trưởng của vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải tại Việt Nam

Hiện nay, trong các hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học thì vi sinh vật là một phần không thể thiếu. Vậy sinh trưởng của vi sinh vật là gì? Tốc độ sinh trưởng của chúng có ảnh hưởng thế nào đến xử lý nước thải ( XLNT). Bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ giải thích rõ vấn đề này nhé.

Khái niệm sinh trưởng của vi sinh vật là gì?

Sự sinh trưởng của vi sinh vật được hiểu là sự tăng lên về số lượng và chủng loại thay đổi theo thời gian. Vi sinh vật có ở khắp mọi nơi trên trái đất, ngay ở điều kiện khắc nghiệt nhất như ở nhiệt độ cao trong miệng núi lửa. Nhiệt độ thấp ở Nam Cực, và áp suất lớn dưới đáy đại dương vẫn thấy sự có mặt của vi sinh vật. Quá trình sinh trưởng của vi sinh vật diễn ra liên tục nhằm thích nghi với từng điều kiện sống khác nhau. Và hiện nay có sự tăng trưởng cả về số lượng và chất lượng.

sinh trưởng của vi sinh vật là gì

Công thức

Thời gian thế hệ (kí hiệu là g) là thời gian cần cho một tế bào phân chia hay quần thể nhân đôi về mặt số lượng cá thể. Ví dụ: E.coli có thời gian thế hệ là 20 phút (cứ 20 phút nhân đôi một lần).

Thời gian thế hệ thay đổi nhiều ở các quần thể khác nhau và điều kiện khác nhau.

Tốc độ sinh trưởng riêng của VSV (µ) là số lần phân chia trong một đơn vị thời gian của một chủng trong điều kiện nuôi cấy cụ thể:

μ=n/t

Với n là số lần phân chia tế bào và t là thời gian phân chia

 Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn

Nuôi cấy không liên tục

Môi trường nuôi cấy không được bổ sung chất dinh dưỡng mới. Và không được lấy đi các sản phẩm chuyển hóa vật chất được gọi là môi trường nuôi cấy không liên tục.

sinh trưởng của quần thể sinh vật

Số tế bào sau n lần phân chia từ N0 tế bào ban đầu trong thời gian t là: Nt=N0.2

Nuôi cấy không liên tục gồm 4 pha

Pha tiềm phát (pha lag): Vi khuẩn thích nghi với môi trường, số lượng tế bào trong quần thể chưa tăng. Enzim cảm ứng được hình thành để phân giải cơ chất.

Pha lũy thừa (pha log): Vi khuẩn sinh trưởng với tốc độ lớn, số lượng tế bào trong quần thể tăng nhanh.

Pha cân bằng: Số lượng vi khuẩn trong quần thể đạt cực đại và không đổi theo thời gian, vì số lượng tế bào sinh ra bằng số lượng tế bào chết đi.

Pha suy vong: Môi trường sống cạn kiệt chất dinh dưỡng, số tế bào chết ngày càng lớn

Nuôi cấy liên tục

Môi trường nuôi cấy liên tục là môi trường luôn được bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết vào. Và đồng thời lấy ra một lượng dịch nuôi cấy tương đương. Người ta dùng phương pháp nuôi cấy liên tục trong sản xuất sinh khối. Để thu nhận protein đơn bào, các hợp chất có tính sinh học như các axit amin,…

XEM NGAY : Quy trình nuôi cấy bùn vi sinh hiệu quả nhất 2020

Vi sinh vật trong xử lý nước thải

Vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải

Vi sinh vật là tập hợp nhiều loại vi sinh khác nhau mà chúng ta không thể thấy bằng mắt thường. Vi sinh trong xử lý nước thải có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Và sử dụng các chất hữu cơ như thức ăn của chúng để thực hiện các phản ứng sinh học tổng hợp. Trong công nghệ xử lý nước thải bằng sinh học thì quá trình nuôi cấy vi sinh là quá trình quan trọng nhất. Vì nó đóng vai trò quyết định trong việc xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải như COD, BOD, Tổng Nito, Tổng P. Nhờ các loại vi sinh vật khác nhau có trong nước thải: Vi sinh vật hiếu khí xử lý BOD, COD, Sinh vật yếm khí và thiếu khí xử lý Tổng N, Tổng P.

Phân loại vi sinh vật trong xử lý nước thải

Dựa trên phương thức phát triển vi sinh vật xử lý nước thải được chia thành 2 nhóm:

vi sinh vật trong xử lý nước thải

  • Các vi sinh vật dị dưỡng: Sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và nguồn cacbon để thực hiện các phản ứng sinh tổng hợp.
  • Các vi sinh vật tự dưỡng: Có khả năng oxy hoá chất vô cơ để thu năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp. Ví dụ: các loại vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn sắt,…

Bùn hoạt tính cùng như màng sinh vật là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau. Chứa khoảng 70 – 90% chất hữu cơ; 10 – 30% chất vô cơ.

–  Màng sinh vật phát triển ở bề mặt các vật liệu lọc có dạng nhầy, dày từ 1 – 3 mm hoặc hơn. Màu của nó thay đổi theo thành phần của nước thải từ mầu xám đến nâu tối. Màng sinh vật cũng bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, động vật nguyên sinh.

Vi sinh vật tham gia xử lý nước thải như thế nào?

– Những vi sinh vật xử lý nước thải có thể liên tục chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải. Bằng cách là tổng hợp thành tế bào (nguyên sinh chất) mới. Chúng có thể hấp thụ một lượng lớn các chất hữu cơ qua bề mặt tế bào của chúng. Nếu các chất hữu cơ không được đồng hóa thành tế bào chất thì tốc độ hấp thụ sẽ giảm tới 0. Một lượng nhất định các chất hữu cơ hấp thụ được dành cho việc kiến tạo tế bào. Một lượng khác các chất hữu cơ lại được oxy hóa để sinh năng lượng cần thiết cho việc tổng hợp.

–  Bùn gốc ban đầu được nuôi dưỡng tạo thành loại bùn có hoạt tính cao và có tính kết lắng tốt. Cuối thời kỳ này, bùn sẽ có dạng hạt có mức độ vỡ ra khác nhau khi chịu tác động của khuấy trộn. Bùn có nguồn gốc tốt nhất được lấy từ các cơ sở xử lý nước thải đang hoạt động.

Nếu bạn có nhu cầu mua bùn vi sinh chất lượng, giá rẻ. Vui lòng liên hệ hotline : 0963 31 31 81

Quá trình vi sinh xử lý nước thải diễn ra như thế nào?

xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

1/ Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí:

Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình nhờ các vi sinh vật kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ và vô cơ phân tử. Trong điều kiện không có oxy có nghĩa là dùng vi sinh kỵ khí để xử lý nước thải.

Phân hủy kỵ khí có thể phân chia thành 6 quy trình sau:

  • Quá trình Thủy phân polymer: thủy phân các protein, polysacearide, chất béo.
  • Lên men các amino acid và đường.
  • Quá trình Phân hủy kỵ khí các acid béo mạch dài và rượu.
  • Quá trình Phân hủy kỵ khí các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic).
  • Quá trình hình thành khí methane từ acid acetic.
  • Quá trình hình thành khí methane từ hydrogen và CO2.

2/ Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí (dùng vi sinh hiếu khí để xử lý nước thải):

Là quá trình sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí chia làm 3 giai đoạn chính như sau:

  • Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ
  • Tổng hợp tế bào mới
  • Phân hủy nội bào.

Tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật là gì?

Chúng ta thường nghe rằng vi khuẩn tăng gấp đôi cứ sau 20 phút. Con số này xuất hiện trong hầu hết tài liệu kỹ thuật nước thải. Liệu đây có phải là con số phù hợp thể hiện tốc độ tăng trưởng của vi sinh từ lúc khởi động trong nước thải?

Tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật

Thời gian nhân đôi 20 phút đã được tính toán như thế nào?

Đầu tiên, số lượng 20 phút đến từ một loại vi khuẩn phòng thí nghiệm điển hình, E. collie. Vi khuẩn này đã được nuôi trong điều kiện lý tưởng về nhiệt độ, pH, đủ chất dinh dưỡng và nguồn carbon (năng lượng).

Vi khuẩn trong xử lý nước thải ở Việt Nam

Không giống như nuôi cấy E. collie, trong một đơn vị nước thải có nhiều loại vi khuẩn khác nhau. Có thể kể đến như vi khuẩn gram dương, gram âm, hiếu khí, kỵ khí… Trong XLNT ở Việt Nam, các vi khuẩn thường có ở hỗn hợp MLSS. Bông bùn keo tụ hoặc màng sinh học tùy thuộc vào hệ thống.

Xem ngay : Chỉ số MLSS là gì?

Ngoài ra, những con số trên là để tăng trưởng với môi trường lý tưởng. Còn thực tế XLNT phải phụ thuộc nhiều yếu tố như oxy hòa tan, thể tích bể, nhiệt độ môi trường…

Tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn trong hệ thống xử lý nước thải

Theo lý thuyết

Vi khuẩn dị dưỡng khử BOD/COD trong nước thải có thời gian nhân đôi từ 30 – 60 phút. Khi thiếu oxy, hệ vi sinh khởi tạo yếu…sinh vật phát triển chậm hơn. Ở nhóm vi khuẩn oxy hóa amoniac có thời gian nhân đôi tính bằng giờ. Điều này khiến chúng dễ bị rửa trôi và chậm phục hồi nếu lượng độc tố tăng cao.

Thực tế

Vi khuẩn nước thải hoạt động trong điều kiện F/M khác với E.coli trong phòng thí nghiệm. Chỉ khi tốc độ hấp thụ oxy cao và ATP (năng lượng) dồi dào, hệ vi sinh mới phát triển. Tuy nhiên cân bằng tỷ lệ F/M và D.O lại dễ bị phá vỡ khi BOD hoặc COD hoặc TSS có dấu hiệu tăng. Điều này tất nhiên không lý tưởng để vận hành một nhà máy xử lý nước thải. Khi thiếu DO, ATP tự do cũng giảm, các tế bào sẽ bắt đầu yếu đi.

tốc độ phát triển của vi khuẩn

Vì vậy, dù phát triển trong 20 phút điều kiện phòng thí nghiệm, chúng lại chậm hơn trong nước thải. Trên thực tế, chúng ta chỉ thấy tốc độ tăng trưởng tối đa trong quá trình khởi động hoặc sau khi tải sốc. Thậm chí sau đó, phải mất hơn 30-60 phút để vi khuẩn nhân đôi.

Các tác nhân làm ảnh hưởng tới tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn trong hệ thống XLNT

Vi sinh vật sinh trưởng trong một “vi môi trường” (màng sinh học). Cho đến khi môi trường hay các nhân tố dinh dưỡng đạt tới sự sinh trưởng giới hạn.

Nguyên tắc lượng tối thiểu của Liebig xác định rằng. Tổng sinh khối của một cơ thể quyết định bởi sự có mặt của chất dinh dưỡng với nồng độ thấp nhất theo nhu cầu của cơ thể.

Nhân tố dinh dưỡng

Sự tăng lên của một nhân tố dinh dưỡng cần thiết sẽ làm tăng lên quần thể vi sinh vật. Cho đến khi một số nhân tố dinh dưỡng khác trở thành nhân tố giới hạn. Nếu một chất dinh dưỡng nào đó là giới hạn thì tăng các nhân tố dinh dưỡng khác không có ích lợi gì.

Nhiều nhân tố giới hạn có thể ảnh hưởng thường xuyên lên quần thể vi sinh vật như nhiệt độ, pH, ánh sáng, nồng độ muối. Dù thấp hay cao hơn yêu cầu này thì vi sinh vật không thể tồn tại và sinh trưởng mặc dù vẫn có đầy đủ các chất dinh dưỡng.

Khi vi sinh vật có đủ điều kiện dinh dưỡng để sinh trưởng mạnh mẽ. Thì cũng đồng thời sinh ra các chất thải có hại và làm hạn chế sự sinh trưởng của chúng.

Các chất tự nhiên

Các chất tự nhiên cũng có thể ức chế trực tiếp tới sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Các chất đó bao gồm phenol, tannin, ammonia, ethylene, và các hợp chất lưu huỳnh bay hơi. Giúp vi sinh vật tránh tận dụng các năng lượng giới hạn trước khi được cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết. Các hóa chất này là rất quan trọng trong bệnh lý học thực vật và có thể giúp khống chế các bệnh vi sinh vật trong đất.

phenol

Trên đây là toàn bộ thông tin về sinh trưởng của vi sinh vật là gì? Các tác nhân ảnh hưởng tới tốc độ sinh trưởng của chúng. Nếu bạn còn bất cứ thắc mắc nào. Hãy liên hệ tới chúng tôi :

CÔNG TY TNHH DỊCH VỤ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG SỐ 1 HÀ NỘI

Địa chỉ: Địa chỉ liên hệ: số 12 ngách 41 ngõ 199 Hồ Tùng Mậu, Quận Từ Liêm, Hà Nội

Website: https://xulybenuocthai.vn/

SDT: 0888 31 31 81 – 0963 31 31 81