TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA MÔI TRƯỜNG

TIỂU LUẬN
MÔN VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

GVHD:Th.S Nguyễn Bằng Phi
Tên sinh viên thực hiện: (Nhóm 13)
1. Lê Duy Khánh
2. Mai Thế Tâm
3. Mai Thanh Điền
4. Nguyễn Ngọc Hữu
Bình Dương, 26 tháng 05 năm 2014
MỤC LỤC

I. MỞ ĐẦU
Vi sinh vật là một thế giới sinh vật vô cùng nhỏ bé mà ta không thể quan sát
bằng mắt thường. Nó phân bố khắp mọi nơi, trong đất, trong nước, trong không
khí Vi sinh vật đóng vai trò vô cùng quan trọng trong tự nhiên cũng như trong
cuộc sống của con người. Nó biến đá mẹ thành đất trồng, nó làm giàu chất hữu
cơ trong đất, nó tham gia vào tất cả các vòng tuần hoàn bật chất trong tự nhiên.
Nó là các khâu quan trọng trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái. Nó đóng vai trò
quyết định quá trình tự làm sạch các môi trường tự nhiên.
Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng VSV trong đời sống hằng ngày. Các
quá trình làm rượu, làm dấm, muối chua đều ứng dụng đặc tính sinh học của
các nhóm VSV. Khi khoa học phát triển, biết rõ vai trò của VSV thì việc ứng
dụng trong sản xuất và đời sống hằng ngày càng rộng rãi và có hiệu quả lớn.
Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, con người đã sử dụng VSV làm sạch môi
trường, xử lý các chất độc hại, sử dụng VSV trong việc chế tạo phân bón hóa
học, thuốc bảo vệ thực vật không gây độc đến môi trường và bảo vệ sự cân bằng

4
). Quá trình phân hủy kị khí có thể mô tả bằng sơ đồ tổng quát:
(CHO)
n
NS → CO
2
+ H
2
O + CH
4
+ NH
4
+ H
2
+ H
2
S + Tế bào VI SINH
Quá trình sinh học kị khí có thể xử lý nước thải có hàm lượng chất bẩn hữu cơ
cao BOD ≥ 10 – 30 (g/l). Có nhiều chủng loại vi sinh vật cùng nhau làm việc để
biến đổi các chất ô nhiễm hữu cơ thành khí sinh học.
II.2. Các công nghệ xử lý kị khí
III. BỂ UASB
III.1. Tổng quan và vị trí của UASB:
UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket Process – Quy trình kỵ khí có tầng
bùn dòng chạy ngược.
UASB được nghiên cứu và phát triển vào cuối những năm 1970 bởi Tiến
sĩ Gatze Lettinga và các đồng nghiệp tại trường đại học Wageningen (Hà Lan). Lúc
đầu công nghệ UASB được xây dựng thí điểm để xử lý nước thải của một nhà máy
sản xuất đường từ củ cải ở Hà Lan. Sau đó, công nghệ này được nhanh chóng phát
triển và ứng dụng trên quy mô lớn trong XLNT nhà máy đường, chế biến tinh bột

kiện kỵ khí (chủ yếu là CH
4
và CO
2
) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho
quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt. Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ
dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể. Tại đây, quá
trình tách pha khí – lỏng – rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha. Khí theo ống dẫn qua
bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5 – 10%. Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng
xuống. Nước thải theo máng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo.
Sự xử lý xảy ra khi nước thải đến và tiếp xúc với các hạt sinh khối và sau đó đi
ra khỏi thiết bị từ phía trên của thiết bị. Trong suốt quá trình này thì sinh khối với
đặc tính lắng cao sẽ được duy trì trong thiết bị. Một trong những bộ phận quan
trọng của thiết bị UASB đó là bộ phận tách khí - lỏng - rắn ở phía trên của thiết bị.
Trong quá trình xử lý nước thải, lượng khí tạo ra chủ yếu là CH
4
và CO
2
tạo nên sự
lưu thông bên trong giúp cho việc duy trì và tạo ra hạt sinh học. Các bọt khí tự do
và các hạt khi thoát lên tới đỉnh của bể tách khỏi các hạt rắn và đi vào thiết bị thu
khí. Dịch lỏng chứa một số chất còn lại và hạt sinh học chuyển vào ngăn lắng, ở đó
chất rắn được tách khỏi chất lỏng và quay trở lại lớp đệm bùn, nước thải sau đó
được thải ra ngoài ở phía trên của thiết bị.
Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6 – 0,9m/h
(nếu bùn ở dạng bùn hạt), pH thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động
trong khoảng 6,6 – 7,6. Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để
bảo đảm pH của nước thải luôn luôn > 6,2 vì ở pH < 6,2 – vi sinh vật chuyển hóa
methane không hoạt động được. Cần lưu ý rằng chu trình sinh trưởng của vi sinh
vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với vi sinh vật acetate hóa (2 – 3 giờ ở 35

Bùn bể tự hoại 0,01 ÷ 0,02 15 ÷ 50
Phân bò tươi 0,001 ÷ 0,006 30 ÷ 100
Phân gia súc khác 0,001 ÷ 0,004 30 ÷ 100
Nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu cho bể UASb tối thiêt là 10 kgVSS/m
3
. Lượng
bùn cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích bể.
Khi mới nuôi cấy, vận tốc nước bơm vào bể phải đủ nhỏ để không đẩy bùn ra
ngoài. Mặt khác, chất lượng nước đầu vào nên pha loãng trước khi bơm vào bể để
giảm nồng độ COD nhằm giúp VSV phát triển tốt. Cần chú ý đến lượng khí sinh ra
để biết được sự phát triển của các vi khuẩn sinh metan.
IV. LÝ THUYẾT SPAGHETTI TRONG VIỆC TẠO BÙN
HẠT
IV.1. Những đặc tính của bùn hạt kỵ khí
Bùn hạt được xem là một sinh khối có một số đặc tính xác định. Các đặc tính
của bùn hạt được nêu lên bởi bao gồm: vận tốc lắng cao, có một độ bền cơ học
nhất định, hoạt tính tạo khí methan và hoạt tính khử sunfate cao. Về phương diện
vi sinh học, bùn hạt bao gồm một hệ vi sinh vật cân bằng, nó bao gồm tất cả các
loài vi khuẩn cần thiết cho quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước
thải.
Về mặt hình thái học, bùn hạt được mô tả là một hạt rắn có kích thước tương
đối lớn (d > 0.5 mm) với một bề mặt rõ ràng. Cùng với mật độ tương đối cao, hình
thái học ổn định, bùn hạt có khả năng lắng rất tốt.
Trái ngược với các dạng sinh khối ổn định khác, các phần tử vật chất mang tính
trơ không những đóng vai trò hết sức cần thiết trong sự hình thành bùn hạt kỵ khí
mà còn là một trong những yếu tố rất quan trọng có liên quan đến khả năng ổn định
của chúng. Quan hệ giữa những nhân tố sinh học và vật lý trong quá trình tạo hạt
của bùn được mô tả trong Hình 1.
Hình 1. Quan hệ giữa những nhân tố sinh học và vật lý trong quá trình tạo hạt của
bùn.

• Quá trình tạo hạt sẽ xảy ra nhanh hơn trong điều kiện nồng độ cơ chất đầu vào
thấp, từ 1 ÷ 3gCOD/L. Sử dụng tuần hoàn dòng thải trong giai đoạn đầu khởi
động hệ thống khi COD vượt mức 3g/L.
• Tải trọng hữu cơ (OLR) cần tăng lên theo dạng bậc thang, khi hiệu suất loại
bỏ COD đạt 80%.
• Duy trì nồng độ acetat ở mức thấp (<200mg/L). Điều này sẽ làm giới hạn
những vi sinh vật có hệ số ái lực cơ chất cao (như Methano Sarcinas). Những
vi sinh vật này không nên tồn tại quá nhiều trong bùn, sẽ làm giảm hiệu suất
xử lý.
Khi cơ chất một phần acid hoá thì quá trình hình thành bùn hạt xảy ra nhanh
hơn là chỉ đơn thuần là acid béo bay hơi (VFA). Sự phát triển nhanh của bùn hạt
trên cơ chất một phần acid hóa cũng quan sát được trong điều kiện nhiệt độ cao.
SS trong dòng vào sẽ làm chậm quá trình tạo hạt, khi nồng độ SS rất cao làm
quá trình tạo hạt khó xảy ra. Do đó, cần sử dụng các công trình đơn vị khác để loại
bỏ SS trong dòng vào, sao cho SS < 200mg/L.
• Nếu nồng độ muối Canxi cao có thể làm dẫn đến CaCO
3
kết tủa trên bùn, làm
chậm quá trình tạo hạt và làm giảm hoạt tính bùn.
• Nhiệt độ phù hợp cho quá trình tạo hạt là ở nhiệt độ trung bình (20 ÷ 45
o
C –
mesophilic) và nhiệt độ cao (45 ÷ 70
o
C – thermophilic).
• pH nên duy trì ở mức lớn hơn 6,2.
V. ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH KỊ KHÍ TRONG
BỂ UASB.
V.1. Ưu điểm
- Ít tiêu tốn năng lượng vận hành: do quá trình phân hủy là quá trình giả lập tự

o
C (psychrophilic).
Hai vùng nhiệt độ đầu thích hợp cho hoạt động của nhóm VSV sinh metan. ở
nước ta, nhiệt độ trung bình: 20 ÷ 32
o
C thích hợp cho nhóm VSV ở nhiệt độ trung
bình phát triển.
Dưới 10
o
C, VSV metan hầu như không hoạt động. Trong nhiều tài liệu đã
nghiên cứu, ở nhiệt độ 45 ÷ 55
o
C, hiệu quả xử lý cao hơn rất nhiều so với ở nhiệt
độ thường.
Về mùa hè với nhiệt độ cao các VSV hoạt động mạnh hơn do đó quá trình xử lí
cũng tốt hơn. Về mùa đông nhiệt độ giảm xuống thấp các VSV bị ức chế hoạt động
do đó hiệu quả xử lí thấp (78,3%) hơn nhiều so với mùa hè (92,8%).
Trong hệ thống xử lí nước thải công suất lớn có thể sử dụng khí CH
4
để gia
nhiệt dòng nước thải đầu vào làm tăng nhiệt độ môi trường vào mùa đông làm hiệu
quả xử lí sẽ tốt hơn.Trong khoảng nhiệt độ 40 ÷ 55
o
hiệu quả xử lí sẽ cao hơn rất
nhiều so với ở nhiệt độ thường.
VI.2. Thời gian lưu:
Thời gian lưu (HRT) tùy theo loại nước thải và điều kiện môi trường , phải đủ
lâu để cho phép các hoạt động trao đổi chất kỵ khí xảy ra.
Bể phân hủy kỵ khí tăng trưởng dính bám (attached growth) có HTR 1-10 ngày
trong khi bể kỵ khí tăng trưởng lơ lửng đòi hỏi 10 – 60 ngày (Polprasert, 1989).

• Cyanide, Sulfide, Tanin.
• Độ mặn
Các hợp chất vô cơ độc và ức chế
Các hợp chất hữu cơ độc và ức chế
VI.6. Các chất dinh dưỡng
Để bảo đảm năng suất sinh khí của bể, nguyên liệu nạp nên phối trộn để đạt được tỉ
số C/N từ 25/1 ¸ 30/1 bởi vì các vi khuẩn sử dụng carbon nhanh hơn sử dụng đạm
từ 25 ¸ 30 lần. Các nguyên tố khác như P, Na, K và Ca cũng quan trọng đối với quá
trình sinh khí tuy nhiên C/N được coi là nhân tố quyết định.
VI.7. Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp
Ảnh hưởng của lượng nguyên liệu nạp có thể biểu thị bằng 2 nhân tố sau:
Hàm lượng chất hữu cơ biểu thị bằng kg COD/m
3
/ngày hay VS/m
3
/ngày
Thời gian lưu trữ hỗn hợp nạp trong bể HRT
Lượng chất hữu cơ nạp cao sẽ làm tích tụ các acid béo do các vi khuẩn ở giai đoạn
3 không sử dụng kịp làm giảm pH của hầm ủ gây bất lợi cho các vi khuẩn methane.
VI.8. Ảnh hưởng của các chất khoáng trong nguyên liệu nạp
Các chất khoáng trong nguyên liệu nạp có tác động tích cực hoặc tiêu cực đến quá
trình sinh khí methane. Ví dụ ở nồng độ thấp Nikel làm tăng quá trình sinh khí.
Các chất khoáng này còn gây hiện tượng cộng hưởng hoặc đối kháng. Hiện tượng
cộng hưởng là hiện tượng tăng độc tính của một nguyên tố do sự có mặt một
nguyên tố khác. Hiện tượng đối kháng là hiện tượng giảm độc tính của một nguyên
tố do sự có mặt của một nguyên tố khác.
Hiện tượng cộng hưởng và đối kháng của các cation đối với quá trình lên men
yếm khí (EPA, 1979, trích dẫn bởiChongrak, 1989)
Cations gây độc Cations cộng hưởng Cations đối kháng
B Ammonium – N Ca, Mg, K Na

tính từ đáy bể lên, lớp bùn này
hình thành do các hạt keo tụ có
nồng độ 5-7% phía trên lớp này là
lớp bùn lơ lững có nồng độ 1000-
3000mg/l gồm các bông cặn
chuyển động giữa lớp bùn đáy và
bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi
xuống.
Để hình thành khối bùn hoạt tính
đủ nồng độ, làm việc có hiệu quả
đòi hỏi thời gian vận hành từ 3-4
tháng. Nếu cấy vi khuẩn tạo axit
và vi khuẩn tạo metan trước với
nồng độ thích hợp vận hành với
chế độ thủy lực <= ½ công suất
thiết kế, thời gian khởi động còn
2-3 tuần.

Nước thải đưa vào phân phới
đều theo diện tích đáy bể đi lên
tiếp xúc với lớp vật liệu lục tạo
màng vi sinh dính bám. Cứ sau
thời gian 2-3 ngày, khi tổn thất
thủy lực tăng lên, cho xả bùn ra
khỏi bể một lần
Sơ đồ cấu tạo của 2 bể xử lý trên: