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. Là một sinh vật nhỏ bé nên vi sinh vật dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường. Để chúng phát triển tốt, ta cần chú ý đến các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật.
Chất hóa học ảnh hưởng đến sinh trưởng của sinh vật
1. Chất dinh dưỡng
Là những chất giúp cho vi sinh vật đồng hóa và tăng sinh khối hoặc thu năng lượng, giúp cân bằng áp suất thẩm thấu, hoạt hóa axit amin. Ví dụ: Các chất hữu cơ cacbohiđrat, prôtêin, lipit…; Các nguyên tố vi lượng như Zn, Mn, Bo, Mo, Fe…
Nhân tố sinh trưởng là chất dinh dưỡng cần cho sinh trưởng của vi sinh vật, với một lượng nhỏ nhưng chúng không tự tổng hợp được.
- Vi sinh vật khuyết dưỡng: là vi sinh vật không tự tổng hợp được nhân tố sinh trưởng.
- Vi sinh vật nguyên dưỡng: là vi sinh vật tự tổng hợp được các chất.
Bạn cần nắm được nguyên tắc bổ sung chất dinh dưỡng cho vi sinh vật để sinh vật tăng trưởng tốt.
2. Oxy hòa tan
Oxy hòa tan (DO) là lượng khí oxy hòa tan trong nước. Nhiều chủng vi khuẩn và các sinh vật khác cần oxy để hô hấp. Oxy hòa tan là một trong các yếu tố chính ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật.
Sục khí để đảm bảo oxy hòa tan là việc làm cần thiết, đặc biệt là bể hiếu khí. Tuy nhiên khí oxy trong cũng có mức độ khác nhau tùy vào chủng vi sinh và loại nước thải.
Nhu cầu oxy của các chủng vi khuẩn hiếu khí
Các vi sinh vật hiếu khí phát triển trong không khí, chứa 21% oxy và ~0,03% carbon dioxide. Các vi sinh vật yêu cầu oxy phân tử như một chất nhận điện tử cuối cùng. Trong ống A, tất cả sự phát triển được nhìn thấy ở đầu ống, nơi có mức oxy cao nhất. Vi khuẩn hiếu khí bắt buộc không thể phát triển nếu không có nguồn oxy dồi dào.
Đối với vi sinh hiếu khí bắt buộc, oxy hòa tan trong bể hiếu khí phải duy trì ở mức 2-3 mg/L. Ngoài việc giúp vi sinh hiếu khí hoạt động tốt còn giúp thúc đẩy quá trình tạo bông bùn.
Hệ thống xử lý nước thải cần có bộ phận đo và điều chỉnh lượng oxy hoà tan (dissolved oxygen measurement).
Nhu cầu oxy hoà tan của các chủng vi khuẩn kỵ khí
Ống B là những vi khuẩn kỵ khí bắt buộc có thể bị tiêu diệt bởi oxy nên tập trung ở đáy ống. Nhiều sinh vật hiếu khí cũng yêu cầu một lượng cacbon dioxit đáng kể trong không khí.
Ví dụ, khoảng 10% trong trường hợp của loài Campylobacter). Nếu nồng độ oxy quá thấp đồng nghĩa với vi sinh bị chết đi. Môi trường dần chuyển đổi thành kỵ khí sẽ sinh ra mùi hôi và nhiều loài vi khuẩn có hại.
3. Chất ức chế sự sinh trưởng
Một số chất hóa học được dùng để ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật:
| Các hợp chất phênol | Biến tính các prôtêin, các loại màng tế bào → Dùng khử trùng phòng thí nghiệm, bệnh viện. | |
| Các loại cồn (êtanol, izôprôpanol) | 70 – 80% | Thay đổi khả năng cho đi qua của lipit ở màng sinh chất → Dùng thanh trùng trong y tế, phòng thí nghiệm. |
| Iôt, rượu iôt | 2% | Ôxi hóa các thành phần tế bào → Dùng diệt khuẩn trên da, tẩy trùng trong bệnh viện. |
| Clo (natri hipôclorit), cloramin | Sinh ôxi nguyên tử có tác dụng ôxi hóa mạnh → Dùng thanh trùng nước máy, nước bể bơi, công nghiệp thực phẩm. | |
| Các hợp chất kim loại nặng (thủy ngân, bạc…) | Gắn vào nhóm SH của prôtêin làm chúng bất hoạt → Dùng diệt bào tử đang nảy mầm, các thể sinh dưỡng. | |
| Các anđêhit (phoocmanđêhit 2%) | Bất hoạt các prôtêin → Được sử dụng rộng rãi trong thanh trùng. | |
| Các loại khí êtilen ôxit | 10 – 20% | Ôxi hóa các thành phần tế bào → Dùng khử trùng các dụng cụ nhựa, kim loại. |
| Các chất kháng sinh | Diệt khuẩn có tính chọn lọc → Dùng trong y tế, thú y… |
Các yếu tố lý học ảnh hưởng đến sinh trưởng của sinh vật
1. Nhiệt độ
Nhiệt độ của vi sinh là một thông số quan trọng cần theo dõi đối với hệ thống xử lý nước thải sinh học. Giống như con người và nhiều sinh vật sống khác, vi khuẩn trong hệ thống xử lý nước thải hoạt động tốt nhất trong một phạm vi nhiệt độ nhất định.
Nhiệt độ của vi sinh kỵ khí
Đây là chủng sinh vật ưa ấm, hoạt động tối ưu nhất trong dải nhiệt từ 30-40oC.
Công nghệ xử lý kỵ khí chủ yếu được áp dụng cho nước thải phức tạp. Chẳng hạn như nước thải được tạo ra từ các ngành chế biến thực phẩm, nước thải chăn nuôi, nước thải rỉ rác. Trong các ứng dụng này, bể kỵ khí tốc độ cao được vận hành trong môi trường ưa nhiệt 25–37 °C. Hoặc đối với các chất khó xử lý có thể sử dụng vi khuẩn kỵ khí ưa nhiệt lên đến 45– 60 ° C.
Nhiệt độ thích hợp cho vi sinh hiếu khí
Mô hình hoạt động của xử lý sinh học hiếu khí là trong phạm vi nhiệt độ vừa và ấm.
Nhiệt độ thường từ 20 – 35 độ C. Nếu vượt qua khỏi mức tối thiểu 20oC, vi khuẩn vẫn có thể hoạt động, nhưng chậm hơn rất nhiều. Tuy nhiên, vượt qua 35oC, vi khuẩn hiếu khí có thể yếu đi và ngừng hoạt động.
Trường hợp đặc biệt ở hệ thống SBR, bùn hoạt tính hiếu khí hoặc thiếu khí có thể hoạt động trong dải nhiệt 14 ° C đến 20 ° C.
Tác hại liên quan đến nhiệt độ cao
Ở nhiệt độ cao, chất lượng hình thành bông bùn của vi khuẩn sẽ bắt đầu kém đi. Bông bùn dù đã được hình thành vẫn có thể vỡ ra và vi khuẩn phân tán lại khiến TSS tăng cao.
- Quá trình trao đổi chất bị ức chế: Điều này làm khả năng xử lý BOD, COD trong nước thải do môi trường quá nóng.
- Oxy hòa tan thấp: Ở nhiệt độ cao, oxy ít hòa tan trong nước hơn. Kết hợp điều này với BOD cao, khả năng tạo bông của vi khuẩn sẽ giảm.
Cách điều hoà nhiệt độ
Nhiệt độ là một thông số khó kiểm soát và khắc phục trong hệ thống xử lý nước thải. Tuy nhiên, có thể sử dụng các loại máy hỗ trợ để điều hoà nhiệt độ. Chẳng hạn trong dệt nhuộm thường lắp thêm tháp giải nhiệt để làm nguội nước sau xử lý.
2. Độ ẩm
Độ ẩm được quyết định bởi hàm lượng nước trong môi trường. Vì thế tất cả các vi sinh vật đều cần nước để sống. Tuy nhiên theo nguyên tắc chung, độ ẩm càng nhiều thì càng có nhiều vi sinh vật hơn. Chúng thích hợp với độ ẩm không khí 80% và độ ẩm môi trường >20%.
Nhìn chung vi khuẩn đòi hỏi độ ẩm cao, nấm men đòi hỏi ít nước hơn. Còn nấm sợi có thể sống trong điều kiện độ ẩm thấp.
3. pH
PH có vai trò tạo điều kiện nuôi cấy thích hợp. Mỗi nhóm vi sinh vật cũng thích hợp với một pH nhất định. Độ pH ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật bởi tính thấm qua màng, sự chuyển hóa các chất trong tế bào, hoạt hóa enzim, sự hình thành ATP.
Có ba nhóm vi sinh vật chính:
- Vi sinh vật ưa axit : Môi trường pH = 4-6, bao gồm hầu hết các nấm mốc, nấm men và một số vi khuẩn sinh axit.
- Vi sinh vật ưa trung tính : Môi trường pH= 6-8, đa số vi khuẩn và động vật nguyên sinh.
- Vi sinh vật ưa kiềm: Môi trường pH > 9, thậm chí >11. Chúng thường thấy ở đất vùng ven biển do ảnh hưởng của thuỷ triều.
Hầu hết các vi sinh xử lý nước thải là vi khuẩn ưa trung tính. Chúng thích hợp với độ pH trong khoảng 6 – 8. Với pH từ 4 – 6 chúng vẫn có thể hoạt động được, có điều không phát triển mạnh.
4. Ánh sáng
– Tác động đến sự hình thành bào tử sinh sản, tổng hợp sắc tố, chuyển động hướng sáng.
– Ứng dụng: Dùng bức xạ ánh sáng để ức chế, tiêu diệt vi sinh vật làm biến tính axit nuclêic, prôtêin.
5. Áp suất thẩm thấu
– Gây co nguyên sinh làm cho vi sinh vật không phân chia được.
– Ứng dụng: Bảo quản thực phẩm.
Trên đây là những yếu tố cơ bản ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng của vi sinh vật. Nếu bạn còn băn khoăn cần giải đáp hãy liên hệ ngay tới Hotline: 0963. 313.181 để được tư vấn miễn phí 24/7 nhé.