Download miễn phí Đồ án Nghiên cứu xử lý ammonium bằng vi sinh vật nitrosomonas có giáthể
Chương 1. MỞ ĐẦU 1
I.1. Đặt vấn đề 2
I.2. Mục tiêu - nội dung và ý nghĩa của đề tài. 2
I.2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2
I.2.2. Nội dung nghiên cứu 2
I.2.3. Phương pháp nghiên cứu 3
I.2.4. Phạm vi nghiên cứu 3
I.2.5. Y nghĩa của đề tài 4
Chương 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN NƯỚC TƯƠNG 5
II.1. Nguồn nguyên liệu của nhà máy chế biến nước tương 6
II.1.1. Nguyên liệu chính 6
II.1.2. Nguyên liệu phụ 6
II.2. Thành phần dinh dưỡng của nước tương 7
II.2.1. Acid amin 7
II.2.2. Đường 8
II.2.3. Acid hữu cơ. 8
II.2.4. Chất màu. 8
II.3. Công nghệ chế biến nước tương. 8
II.4. Thành phần và tính chất của nước thải ngành công nghiệp chế biến nước tương 12
II.5. Hiện trạng xử lý ammonium trong nước thải ngành công nghiệp chế biến nước tương. 12
II.5.1. Tác hại của việc xả bỏ ammonium vào môi trường. 12
II.5.2. Một số phương pháp khử ammonium trong nước thải 15
II.5.2.1. Phương pháp sinh học 16
II.5.2.2. Phương pháp hóa lý. 17
II.5.2.3. So sánh hiệu quả khử nitơ của một số công nghệ
http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2017-07-19-do_an_nghien_cuu_xu_ly_ammonium_bang_vi_sinh_vat_nitrosomona_LgDEXsOuwj.png /tai-lieu/do-an-nghien-cuu-xu-ly-ammonium-bang-vi-sinh-vat-nitrosomonas-co-giathe-92729/ Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn. Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
lượng nitơ có trong nước cần xử lý cao hơn nhiều so với lượng nitơ được đồng hoá để tổng hợp vi khuẩn.
Các vi khuẩn dị dưỡng và tự dưỡng sử dụng nitrat và đồng hoá chúng thành ammonium. Trong công trình xử lý nước thải, sự đồng hoá Nitơ chịu trách nhiệm loại bỏ Nitơ. Các tế bào thực vật và tế bào tảo thích sử dụng Nitơ ở dạng ammonium. Trong đất, các phân bón có ammonium sẽ được ưa thích hơn là phân bón nitrat. Tế bào sẽ chuyển hoá nitrat hay ammonium thành protein và tăng trưởng cho đến khi Nitrơ trở thành yếu tố giới hạn.
III.1.2.3. SỰ KHOÁNG HOÁ NITƠ (Ammonification)
Sự khoáng hóa Nitơ là sự chuyển hoá các hợp chất Nitơ hữu cơ thành các dạng vô cơ. Qúa trình này được thực hiện bởi rất nhiều loại vi sinh vật (vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm). Trong đất, một số hợp chất nitơ hữu cơ bền vững đối với phân huỷ sinh học, bởi vì chúng là phức hợp với phênol và/ hay polyphenol. Đó là sự biến đổi từ nitơ của hợp chất hữu cơ thành nitơ của muối ammonium.
Đa số các trường hợp khi cho nước lưu trong công trình một thời gian nhất định, thì phần lớn nitơ của hợp chất hữu cơ đều được ammonium hoá.
III.1.2.4. QUÁ TRÌNH NITRAT HOÁ ( Nitrification)
Quá trình nitrat hoá có thể xảy ra nếu như nitơ tồn tại dưới dạng nitơ của muối ammonium. Tốc độ biến đổi từ muối ammonium thành nitrat đối với bùn hoạt tính như sau: cứ 3mg N - NH4 trong thời gian 1 giờ thì nitrat hoá được 1g hữu cơ.
Độ tăng trưởng của vi sinh dị dưỡng có ý nghĩa tới việc oxy hoá các chất ô nhiễm cacbon, nó cao hơn so với độ tăng trưởng của các vi khuẩn nitrat hoá tự dưỡng. Do vậy, độ tuổi của bùn trong hệ thống có tác dụng nhất định đối với quá trình nitrat hoá. Với pH nằm trong khoảng 7,2 – 8,0 độ tuổi nhỏ nhất của bùn phụ thuộc vào nhiệt độ. Nitrat hoá ở nhiệt độ 12oC hay 13oC chỉ thích hợp với các bể có lưu lượng nước nhỏ, ở nhiệt độ dưới 8oC, khó tiến hành nitrat hoá. Tuy nhiên nếu các vi sinh vật nitrat hoá phát triển từ trước và được nuôi cấy ở nhiệt độ bình thường thì giải pháp nitrat hoá có thể duy trì ở nhiệt độ thấp, nhưng lúc đó hiệu suất oxy hoá của muối ammonium sẽ giảm.
Vi khuẩn nitrit
Khi khử ammonium (NH4+) bằng phương pháp sinh học, NH4+ bị oxi hóa theo hai bước:
Bước 1: NH4+ bị oxi hoá thành NO2- do tác động của vi khuẩn nitrit theo phản ứng:
NH4+ + 1,5O2 NO2- + 2H+ + H2O
Bước 2: Oxy hoá NO2- thành NO3- do tác động của vi khuẩn nitrat theo phản ứng
NO2- + 0,5O2 NO3-
Vi khuẩn nitrat
Tổng hợp quá trình chuyển hoá NH4+ thành NO3-:
NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O
Có khoảng 20% - 40% NH4+ bị đồng hoá thành sinh khối tế bào. Phản ứng tổng hợp sinh khối có thể viết như sau:
4CO2 + HCO3- + NH4+ + H2O C5H7O2N + 5O2
C5H7O2N : công thức tổng quát của sinh khối tế bào.
Có thể tổng hợp quá trình nitrat hoá bằng phản ứng sau:
NH4+ + 1,962HCO3- + 1,731O2 0,038 C5H7O2N + 0,96NO3- + 1,077H2O + 1,769H2CO3
Từ phương trình trên rút ra: khi chuyển hoá 1mg NH4+ cần tiêu thụ 3,97 mg O2 và sản sinh ra 0,31mg tế bào mới; 7,01mg kiềm bị khử và cần tiêu thụ 0,16mg CO2. Vi khuẩn nitrat hoá đặc biệt nhạy cảm với sự thay đổi môi trường và với các chất độc hại.
Sự oxy hoá ammonium thành nitrit và sau đó thành nitrat là quá trình sinh năng lượng. Vi sinh vật dùng năng lượng này để đồng hoá CO2. Nguồn cacbon cần cho vi khuẩn nitrat hoá là CO2, HCO3, CO32-. Sự hiện diện của oxy và lượng kiềm là để trung hoà ion H+ trong quá trình oxy hoá sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nitrat hoá.
Về mặt lý thuyết, vi khuẩn cần lượng oxi là 4,6mgO2/1mg N – NH4+ để oxi hoá ammonium đến nitrat
Mặc dù chúng là hiếu khí bắt buộc, ái lực đối với oxy của chúng vẫn thấp hơn vi khuẩn dị dưỡng hiếu khí, pH tối ưu để cho tăng trưởng của Nitrobacter trong khoảng 7,2 – 7,8.
Sự tạo thành axit của quá trình nitrat hoá có thể gây vấn đề cho khả năng đệm kém của nước thải. Mặc dù các vi khuẩn tự dưỡng nitrat hoá có rất nhiều trong tự nhiên, sự nitrat hoá cũng có thể thực hiện được bởi vi khuẩn dị dưỡng (như Anthrobacter) và nấm (như Aspergillus). Những vi sinh này sử dụng nguồn cacbon hữu cơ và oxy hoá ammonium đến nitrat. Tuy nhiên, sự nitrat hoá dị dưỡng thì chậm hơn nhiều so với nitrat hoá tự dưỡng.
III.1.2.4.1. VI SINH VẬT CỦA QUÁ TRÌNH NITRAT HOÁ.
Sự nitrat hoá là sự chuyển hoá ammonium thành nitrat bởi hoạt động của vi sinh vật. Quá trình này được thực hiện bởi 2 loại vi sinh vật:
Chuyển hoá ammonium thành nitrit: Nitrosomonas (N.europasa, N.oligocarbogenes) oxy hoá ammonium thành nitrit thông qua hydroxylamin NH2OH. Một số vi sinh vật khác oxy hoá NH4 là Nitrosopira, Nitrosococcus, và Nitrosolobus.
2NH + O2 = 2NH2OH + 2H+ [13]
NH4+ + 1,5 O2 = NO2- + H2O + 2H+ + 275KJ/ [13}
Vi khuẩn nitrit hoá Nitrosomonas là vi khuẩn tự dưỡng hoá năng, có hình cầu hay hình bầu dục ngắn. Chúng thuộc loại vi khuẩn gram âm (-), không sinh bào tử. Chúng có tiêm mao dài nên chuyển động được. Vi khuẩn Nitrosomonas phát triển thích hợp nhất ở pH từ 6,0 – 9,0, và ở nhiệt độ 20 – 30 oC.
Vi khuẩn Nitrosomonas europaea là một vi khuẩn sống nhờ khí ammoniac vì nó sử dụng ammoniac như là nguồn dự trữ cho cuộc sống và sự phát triển của chúng. Năng lương tạo ra những lớp màng (dài, với những ống nhỏ bên trong tế bào) sử dụng các electron từ nguyên tử nito của khí ammoniac để tạo ra năng lượng. Ơû hình trên là quá trình di chuyển của các electron được quan sát dưới kính hiển vi, ở đây chúng ta có thể thấy được một trong những tế bào của con vi khuẩn. vùng trong suốt , gần trên đầu hình phía bên trái là vùng giao tiếp của một trong số các con vi khuẩn. Những đường tối xoay quanh phía bên trong tế bào chính là năng lượng tạo ra các màng hấp thụ khí ammoniac. Tế bào phía bên phải khá đen hơn nhiều, vì vậy nhìn nó thấy tối và ít thấy rõ được cấu trúc bên trong.
Vi khuẩn Nitrosomonas europaea có thể hấp thụ khí cacbon cần thiết cho sự phát triển bằng cách lấy chúng từ môi trường trong một chu trình xử lý gọi là “ sự ngưng tụ cacbon”. Vi khuẩn này chứa “carboxysomes”( là những chấm tối có thể thấy lác dác trong tế bào) có chứa các enzim sử dụng để chuyển cacbon dioxit cho cacbon tế bào. Bạn có thể nhớ lại rằng cây cũng có thể chuyển hóa cacbon, chúng có thể chuyển cacbon dioxit thành đường, sử dụng năng lượng từ sự quang hợp, và vi khuẩn Nitrosomonas này cũng có thể chuyển hóa cacbon, nhưng thay vì hô hấp để tạo ra năng lượng, nó lại sử dụng năng lượng từ việc đốt cháy khí ammoniac với oxy. Vi khuẩn Nitrosomonas này phải hấp thụ số lượng lớn khí ammoniac trước khi chúng phân chia, và việc phân chia tế bào sẽ tốn một số ngày. Vi khuẩn này không thích phơi dưới ánh sáng , vì vậy nó sẽ phủ lên mình chất nhờn và chuyển hóa thành dạng đất.
Nitrosospira : vi khuẩn Nitrosospira có tế bào hình xoắn. Vi khuẩn Nitrosospira thuộc loại vi khuẩn gram âm. Vi khuẩn Nitrosospira có thể di động được hay không di động được, chu mao. Vi khuẩn Nitrosospira thuộc loại vi khuẩn tự dưỡng hóa năng bắt buộc, hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ thích hợp để vi khuẩn Nitrosospira phát triển được là 15 – 30oC, pH thích hợp là 6.5 – 8.5. Vi khuẩn Nitrosospira phát triển ở nước ngọt, nó không cần sử dụng các chất sinh trưởng hữu cơ.
Nitrosococcus : vi khuẩn Nitrosococcus có tế bào hình cầu. Vi khuẩn Nitrosococcus thuộc loại vi khuẩn gram âm, di động hay không di động. Vi khuẩn Nitrosococcus có thể đứng riêng rẽ, thành đôi hay thành bốn tế bào. Vi khuẩn Nitrosococcus là vi khuẩn tự dưỡng hóa năng bắt buộc. Vi khuẩn Nitrosococcus có thể phát triển ở nước ngọt hay ở nước mặn giàu amon và muối vô cơ, vi khuẩn Nitrosococcus không cần sử dụng các chất sinh trưởng hữu cơ. Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn Nitrosococcus phát triển tốt là 2 – 30oC, pH thích hợp là 6.0 – 8.0.
Nitrosolobus : vi khuẩn Nitrosolobus có tế bào đa hình thái, có khi có thùy, phân cắt theo phương pháp co thắt lại. Vi khuẩn Nitrosolobus là nhóm vi khuẩn gram âm, di động, chu mao, tế bào của vi khuẩn Nitrosolobus bị ngăn cách ra do sự lõm vào của màng nguyên sinh chất. Vi khuẩn Nitrosolobus là vi khuẩn tự dưỡng hóa năng bắt buộc, hiếu khí bắt buộc, không cần chất sinh trưởng hữu cơ. Nhiệt độ thích hợp nhất để vi khuẩn Nitrosolobus phát triển được là 15 – 30oC, pH thích hợp là 6.0 – 8.2. Lượng chứa G+X trong AND là vào khoảng 53.6 - 55.1% phân tử
Chuyển hoá nitrit thành nitrat: gồm các NOB (vi khuẩn oxy hoá nitrit) Nitrobacter (N.agilis, N.winogradski), và một số chi khác như Nitrococcus, và Nitrospira được phát hiện thêm sau này (Suwa et al., 1994; Schramm et al., 1998;).
NO2- + 5O2 = NO3- + 75KJ.
Nitrobacter : tế bào hình que ngắn thường có hình cái nêm hay hình quả lê. Vi khuẩn Nitrobacter sinh sản theo kiểu nẩy chồi. Vi khuẩn Nitrobacter thường không di động. Vi khuẩn Nitrobacter là vi khuẩn Gram âm.
Một số tự dưỡng hóa năng bắt buộc, một số có thể dị dưỡng, hiếu khí bắt buộc. Giới hạn nhiệt độ phát triển được là 5 – 40oC, pH thích hợp là 6.5 – 8.5.
Nitrospina : tế bào hình que thẳng, mảnh dẻ, có thể có hình cầu. Gram âm, không di động. Tự dưỡng hóa năng bắt buộc. Không đòi hỏi các chất kích thích sinh trưởng hữu cơ. Hiếu khí bắt buộc. Giới hạn nhiệt độ phát triển được ...
