Khái niệm về sự phát triển của vi sinh vật là gì?
Sự phát triển của vi sinh vật là quá trình tăng lên về số lượng và đa dạng theo thời gian. Vi sinh vật có thể tồn tại ở mọi nơi trên trái đất, ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao trong miệng núi lửa, nhiệt độ thấp ở Nam Cực hoặc áp suất lớn dưới đáy đại dương. Sự phát triển của vi sinh vật diễn ra liên tục để thích nghi với các điều kiện sống khác nhau, và hiện nay có sự gia tăng về số lượng và chất lượng của chúng.
Sinh trưởng của quần thể vi khuẩn
Nuôi cấy không liên tục
Môi trường nuôi cấy không được bổ sung các chất dinh dưỡng mới và không loại bỏ các sản phẩm chuyển hóa. Việc nuôi cấy không liên tục này dẫn đến số lượng 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
1. Pha tiềm phát (pha lag): Vi khuẩn chưa tăng lượng tế bào trong quần thể và tạo enzim để phân giải cơ chất.
2. Pha lũy thừa (pha log): Vi khuẩn tăng trưởng với tốc độ nhanh và số lượng tế bào trong quần thể tăng nhanh.
3. Pha cân bằng: Số lượng vi khuẩn trong quần thể đạt mức tối đa và không thay đổi theo thời gian, vì số lượng tế bào sinh ra bằng số lượng tế bào chết đi.
4. Pha suy vong: Môi trường sống cạn kiệt chất dinh dưỡng, số tế bào chết ngày càng tăng.
Nuôi cấy liên tục
Môi trường nuôi cấy liên tục luôn được bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết và đồng thời lấy ra một lượng dịch nuôi cấy tương đương. Phương pháp này thường được sử dụng trong sản xuất sinh khối để thu nhận protein đơn bào và các hợp chất sinh học khác như axit amin.
Vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải
Sự phân loại và vai trò của vi sinh vật
Vi sinh vật là tập hợp nhiều loại vi sinh khác nhau mà chúng ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải có khả năng phân hủy các chất hữu cơ và sử dụng chúng làm nguồn thức ăn để thực hiện các phản ứng sinh học tổng hợp. Trong công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, quá trình nuôi cấy vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải như COD, BOD, Tổng Nito và Tổng Phốt pho. Nhờ sự hiện diện của các loại vi sinh vật khác nhau, vi sinh vật hiếu khí xử lý BOD và COD, còn vi sinh vật yếm khí và thiếu khí xử lý Tổng N và Tổng P.
Phân loại vi sinh vật trong xử lý nước thải
Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải có thể được chia thành 2 nhóm dựa trên phương thức phát triển của chúng:
- Nhóm vi sinh vật dị dưỡng: Sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và nguồn carbon để thực hiện các phản ứng sinh tổng hợp.
- Nhóm vi sinh vật tự dưỡng: Có khả năng oxy hóa các chất vô cơ để thu năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn carbon cho quá trình tổng hợp. Ví dụ: vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn sắt,…
Bùn hoạt tính và màng sinh vật là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau, chứa chất hữu cơ khoảng 70 – 90% và chất vô cơ 10 – 30%. Màng sinh vật phát triển ở bề mặt các vật liệu lọc có dạng nhầy, dày từ 1 – 3mm hoặc hơn. Màu sắc của màng thay đổi theo thành phần của nước thải từ màu xám đến nâu tối. Màng sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và động vật nguyên sinh.
Sự tham gia của vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải
Vi sinh vật xử lý nước thải có khả năng chuyển hóa các chất hữu cơ liên tục. Chúng tổng hợp thành tế bào mới và 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 chuyển hóa thành tế bào, tốc độ hấp thụ sẽ giảm tới 0. Một lượng nhất định các chất hữu cơ được hấp thụ để tạo tế bào mới, trong khi một lượng khác các chất hữu cơ lại được oxy hóa để tạo năng lượng cần thiết cho quá trình tổng hợp.
Bùn gốc ban đầu được nuôi dưỡng để tạo thành loại bùn có hoạt tính cao và khả năng lắng tốt. Trong thời kỳ này, bùn sẽ hình thành các hạt với mức độ vỡ khác nhau khi chịu tác động của khuấy trộn. Việc lựa chọn bùn từ các cơ sở xử lý nước thải đang hoạt động là lựa chọn tốt nhất.
Nếu bạn cần mua bùn vi sinh chất lượng và giá rẻ, hãy liên hệ hotline: LADEC
Tốc độ phát triển của vi sinh vật
Tốc độ phát triển của vi sinh vật không đồng đều trong quá trình xử lý nước thải. Mặc dù chúng ta thường nghe nói rằng vi khuẩn tăng gấp đôi sau mỗi 20 phút, nhưng con số này chỉ áp dụng trong điều kiện lý tưởng trong phòng thí nghiệm. Trong thực tế, vi sinh vật phát triển chậm hơn và chỉ đạt tốc độ tăng trưởng tối đa trong quá trình khởi động hoặc sau các tác động lớn. Mất thời gian tới 30-60 phút để vi khuẩn nhân đôi sau đó.
Tạo ra con số 20 phút
Số 20 phút xuất hiện trong nhiều tài liệu kỹ thuật nước thải và nó được tính toán từ vi khuẩn E. coli, một loại vi khuẩn phòng thí nghiệm điển hình. Vi khuẩn này được nuôi cấy trong các điều kiện lý tưởng về nhiệt độ, pH, chất dinh dưỡng và nguồn carbon.
Vi sinh vật trong xử lý nước thải ở Việt Nam
Trái ngược với việc nuôi cấy E. coli trong điều kiện lý tưởng, trong quá trình xử lý nước thải, chúng ta gặp nhiều loại vi khuẩn khác nhau. Vi khuẩn trong hỗn hợp MLSS trong quá trình xử lý nước thải ở Việt Nam có thể là bồn bùn keo tụ hoặc màng sinh vật, tùy thuộc vào hệ thống.
Bên cạnh đó, các con số được công bố là dựa trên việc phát triển trong môi trường lý tưởng. Trong thực tế, việc xử lý nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như lượng oxy hòa tan, thể tích bể, nhiệt độ môi trường, …
Tốc độ phát triển của vi khuẩn trong hệ thống xử lý nước thải
Theo lý thuyết
Vi khuẩn dị dưỡng phân hủy BOD/COD trong nước thải có thời gian nhân đôi từ 30 – 60 phút. Trong điều kiện thiếu oxy, hệ vi sinh khởi tạo yếu… vi sinh vật phát triển chậm hơn. Nhóm vi khuẩn oxy hóa amoniac nhân đôi trong khoảng một giờ. Điều này làm cho chúng dễ bị rửa trôi và khó khôi phục nếu lượng độc tố tăng cao.
Trên thực tế
Vi khuẩn nước thải hoạt động trong điều kiện F/M khác với E. coli trong phòng thí nghiệm. Vi sinh vật mới phát triển nhanh chỉ khi có tốc độ hấp thụ oxy cao và ATP (năng lượng) dồi dào. Tuy nhiên, cân bằng tỷ lệ F/M và DO dễ bị phá vỡ khi BOD, COD hoặc TSS tăng. Điều này không lý tưởng cho việc vận hành nhà máy xử lý nước thải. Khi thiếu oxy, ATP tự do giảm, các tế bào trở nên yếu.
Vì vậy, mặc dù vi sinh vật có thể phát triển trong 20 phút trong điều kiện phòng thí nghiệm, trong nước thải thực tế, chúng phát triển chậm hơn. Chúng ta chỉ quan sát tốc độ tăng trưởng tối đa trong quá trình khởi động hoặc sau khi gặp sốc. Thậm chí sau đó, vi khuẩn cần ít nhất 30-60 phút để nhân đôi.
Trên đây là toàn bộ thông tin về sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải tại Việt Nam. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào, hãy liên hệ với chúng tôi:
CÔNG TY TNHH DỊCH VỤ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG SỐ 1 HÀ NỘI
Địa chỉ liên hệ: số 12 ngách 41 ngõ 199 Hồ Tùng Mậu, Quận Từ Liêm, Hà Nội
Website: ladec.edu.vn
SDT: 0888 31 31 81 – 0963 31 31 81