Month: January 2019

Xử lý bể hiếu khí nổi bọt

Các phương pháp hiện tại để xử lý bể hiếu khí nổi bọt bao gồm điều chỉnh chế độ vận hành, kiểm soát nồng độ oxy hòa tan, phun nước, bổ sung polymer, khử trùng bằng clo và một phương pháp mới và thân thiện với môi trường là xử lý vi khuẩn dạng sợi.

Xử lý bể hiếu khí nổi bọt bằng phương pháp vật lý

Bể hiếu khí nổi bọt là do các vi khuẩn dạng sợi hình thành và bọt khí phân tán tạo thành một lớp cặn màu nâu trên bề mặt của bể hiếu khí và bể lắng thứ cấp. Phương pháp lý học được sử dụng để kiểm soát và cắt giảm ảnh hưởng có hại của bọt chủ yếu là:

  • Điều chỉnh điều kiện vận hành (giảm thời gian lưu nước)
  • Kiểm soát nồng độ oxy hòa tan trong bể tiền oxy hóa
  • Các phương pháp không chuyên dụng như là phun nước, hơi nước cũng được ứng dụng.

Giảm thời gian lưu nước:

xu-ly-nuoc-thai-det-nhuom
bể sục khí hệ thống XLNT dệt nhuộm

Thời gian lưu trung bình lưu tế bào (MCRT), đôi khi còn được gọi là thời gian trung bình cư trú của tế bào , là một tham số mô tả thời gian trung bình tính theo ngày mà vi sinh vật ở lại trong quá trình bùn hoạt tính. Việc giảm tuổi bùn là một phương pháp hiệu quả để ngăn chặn sự phát triển của M. parvicella. Phương pháp kiểm soát được sử dụng nhiều nhất để tạo bọt là giảm MCRT.

Việc giảm MCRT trong khoảng từ 8 – 10 ngày kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn M. parvicella. Mặt khác, để kiểm soát Nocardia, BHT phải giảm MCRT xuống <3. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ sử dụng nếu không cần quá trình nitrat hóa. Cách thực hiện là tăng dần tỷ lệ F/M và giảm MCRT.

Xử lý bể hiếu khí nổi bọt bằng phương pháp hóa học

Nhiều hóa chất được đưa ra cho hệ thống xử lý nước thải để kiểm soát sự tạo bọt và nổi bọt do vi sinh vật. Đến nay, không có phương pháp nào hiệu quả 100% để khắc phục vấn đề này.

Khử trùng bằng clo là một trong những ứng dụng phổ biến nhất để kiểm soát nhanh chóng và hiệu quả quá trình tạo bọt và tạo bọt bùn hoạt tính.

Ba điểm bổ sung clo phổ biến là:

(1) vào dòng nước tại điểm nước đảo trộn không đều (đường ống nhiều co, van hoặc xả của bơm)

(2) trực tiếp vào ống trung tâm của bể lắng 2 hoặc van cấp hóa chất;

(3) Bơm vào ống bơm bùn tuần hoàn về bể Aerotank

Xử lý bể hiếu khí nổi bọt bằng vi sinh mầm

Bột vi sinh là các vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên, ưu việt được lựa chọn để bẻ gãy các vi khuẩn dạng sợi, kết dính các bông bùn, tạo bông bùn to và lắng tốt hơn.

Hai dòng bột vi sinh được lựa chọn nhiều nhất là Envirozyme 2.0 cho hệ thống XLNT công nghiệp và F33 cho hệ thống XLNT sinh hoạt chứa dầu mỡ.


Bài liên quan:

Nổi Bọt Bể Hiếu Khí Do Vi Khuẩn Dạng Sợi

Vi Khuẩn Sinh Ra Khí Metan Là Vi Khuẩn Cổ Đại

Nguyên Nhân Bùn Nổi Trên Bể Lắng

Loạt bài viết này phân tích chuyên sâu nguyên nhân nổi bọt bể hiếu khí và cách kiểm soát bằng các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học.

Nổi bọt bể hiếu khí do vi khuẩn dạng sợi

Quá trình sinh học sử dụng một quần thể vi sinh vật phức tạp. Trong đó, một số vi khuẩn chứa axit mycolic tạo thành các lớp bọt ổn định, làm hệ thống xử lý kém và dẫn đến các vấn đề lớn về môi trường, hoạt động, cũng như sức khỏe của con người.

Mặc dù quá trình sinh học được sử dụng phổ biến nhất để xử lý cả nước thải sinh hoạt và công nghiệp, nhưng hay xảy ra hiện tượng nổi bọt bể hiếu khí. Quá trình này đòi hỏi cân bằng hệ sinh thái cao giữa các chủng vi khuẩn có trong bùn như: Aeromonas, Achromobacter, Alcaligenes, Bacillus, Flavobacterium, Micrococcus và Pseudomonas, Thiobacillus, Acinetobacter, sinh vật nitrat hóa; Nitrosomonas và Nitrobacter.

Các vấn đề chính liên quan đến nổi bọt bể hiếu khí

Vấn đề chính liên quan đến nổi bọt bể hiếu khí là bông bùn bị bung, không thể keo tụ, tạo bọt sinh học và chất rắn tăng (khử nitrat). Các vi khuẩn dạng sợi thường được xem là nguyên nhân gây ra bọt trong bể hiếu khí. Tuy nhiên trong số đông các vi sinh vật dạng sợi khác nhau, chỉ có một số ít như Microthrix parvicella, Nostocoida limicola, Nocardia spp., loại 021N và loại 0041 của các loài Eikelboom là liên quan đến bung bùn và bọt. Vi khuẩn dạng sợi là thành phần quan trọng gây ra bọt trên bề mặt. Khi số lượng ít, các vi khuẩn này cần thiết để xử lý chất rắn trong bùn hoạt tính thông thường. Khi số lượng tăng lên, các bọt dính nhớt màu nâu sẽ hình thành.

noi-bot-be-hieu-khi-do-vi-khuan-dang-soi
vi khuẩn Microthrix parvicella

Vi khuẩn dạng sợi được hình thành do đâu?

Lớp cặn dày được hình thành trên bề mặt bùn lắng nhờ axit mycolic tạo ra vi khuẩn dạng sợi. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề khác nhau trong quá trình vận hành.

Thành phần nước thải là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự hình thành bọt. Vì các chất hữu cơ và lipit phân hủy chậm thúc đẩy sự phát triển của cả M. parvicella và G. amarae. Hệ thống bùn hoạt tính ở độ tuổi bùn lớn hơn 10 ngày sẽ thúc đẩy sự phát triển của M. parvicella và do đó kích thích các vấn đề về bọt và tạo bọt cũng được ghi nhận. Sự xuất hiện của các vấn đề tạo bọt khá thường xuất hiện ở các nhà máy xử lý nước thải hoạt động ở nhiệt độ thấp (<15 °C) với tốc độ tải bùn dưới 0,1 kgBOD5/kgSS/ngày.

Các vi khuẩn dạng sợi làm nổi bọt bể hiếu khí

mau-nuoc-thai-nha-hang-3
mẫu bùn nước thải nhà hàng

Các vấn đề về hình thành bọt và bung bùn trong xử lý hiếu khí có liên quan đến sự hiện diện của nhiều loại vi khuẩn dạng sợi cùng với một số các thông số đã được xác định là tác nhân gây ra tình trạng tạo bọt. Trong hệ thông, vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus spp. và Leptothrix spp. Microthrix parvicella, Corynebacterium, Dietzia, Gordonia, Skermania, Mycobacterium, Nocardia, Rhodococcus và Tsukamurella là các tác nhân quan trọng giúp phân hủy chất hữu cơ và cung cấp chất nền để kết lại thành bông bùn (quá trình keo tụ).

Trong nước thải có chứa các chất hữu cơ chậm phân hủy như lipit, protein và chất béo được các vi sinh vật dạng sợi sử dụng tốt nhất, đặc biệt là M. parvicella – vi khuẩn chịu trách nhiệm trong việc tạo bọt. Trong các nhà máy xử lý nước thải lọc dầu và cơ sở chế biến thực phẩm có chứa nhiều dầu mỡ, thường gặp Nocardia vấn đề lâu dài.

 

Ba cách kiểm soát bọt nổi bể hiếu khí:

1. Kiểm soát vi khuẩn dạng sợi hình thành

Sự hình thành các khối vi khuẩn dạng sợi và tạo bọt có thể được kiểm soát bởi các kế hoạch vận hành cụ thể và đơn giản. Các kế hoạch kiểm soát cụ thể và lâu dài  để hạn chế việc bể hiếu khí nổi bọt trắng được ưu tiên hơn vì chúng có chọn lọc và đưa ra giải pháp chuẩn bị cho sự cố. Trong khi các phương pháp đơn giản chỉ là các giải pháp tạm thời. Việc giảm tuổi bùn có thể chứng minh là một phương pháp hiệu quả để ngăn chặn sự phát triển của M. parvicella (Noutsopoulos et al. 2006). Tuy nhiên, giải pháp giảm tuổi bùn không thể sử dụng được trong các hệ thống bùn hoạt tính cần vi khuẩn nitrat hóa. Vì quá trình làm mới bùn sẽ làm mất đi nhóm vi khuẩn Nitrat hóa.

2. Sử dụng chất oxy hóa

Sử dụng các hóa chất oxy hóa hiện là phương pháp có sẵn duy nhất để kiểm soát bọt hiệu quả và có thể áp dụng được trong tất cả các WWTP. Tuy nhiên, sử dụng liều clorine cao có thể ức chế hoặc làm chết cả hệ thống vi sinh trong bể hiếu khí. Việc xử lý bọt bằng clorine là giải pháp tạm thời và nhanh chóng cho việc xử lý nước thải có chứa dầu mỡ. Bên cạnh đó, các bọt nhỏ, mịn, trắng như bọt xà phòng thường phun nước để phá bọt. Làm sạch bọt giúp tạo mặt thoáng cho quá trình trao đổi oxy diễn ra tốt hơn.

3. Sử dụng bột vi sinh bẻ gãy vi khuẩn dạng sợi

Bột vi sinh là các vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên, ưu việt được lựa chọn để bẻ gãy các vi khuẩn dạng sợi, kết dính các bông bùn, tạo bông bùn to và lắng tốt hơn.

Hai dòng bột vi sinh được lựa chọn nhiều nhất là Envirozyme 2.0 cho hệ thống XLNT công nghiệp và F33 cho hệ thống XLNT sinh hoạt chứa dầu mỡ.


Bài liên quan:

Nguyên Nhân Bùn Nổi Trên Bể Lắng

5 NHÓM VI SINH VẬT TRONG BÙN HOẠT TÍNH

 

 

Các vi khuẩn sinh ra khí metan là vi khuẩn cổ đại

Tất cả các methanogens (vi khuẩn sinh ra khí metan) được biết đến đều là vi khuẩn cổ. Chúng bắt buộc là kỵ khí, không thể sống khi có oxy.

Một số methanogens là vi khuẩn ưa nước, sử dụng carbon dioxide làm nguồn carbon và hydro làm nguồn năng lượng. Một số carbon dioxide phản ứng và bị khử bởi hydro để tạo ra khí mê-tan. Khí mê-tan lần lượt tạo ra một động lực để các proton xuyên qua màng, được sử dụng để tạo ra năng lượng chính của tế bào. Các vi khuẩn sinh ra khí metan khác sử dụng acetate (CH3COO-) làm nguồn cung cấp carbon và năng lượng. Đây được gọi là quá trình vi sinh hóa khí CH4. Trong khi các methanogens khác vẫn khai thác các hợp chất đã methyl hóa như methylamines, methanol và methanethiol.

Xem thêm:

Có Hơn 30 Chủng Vi Khuẩn Lên Men Biogas (Phần 1/2)

Tên các vi khuẩn sinh ra khí metan

Một số ví dụ về các chi sản xuất khí mêtan như  Methanobacterium, Methanosarcina, Methanococcus
và Methanospirillum. Vi khuẩn methanogen phổ biến rộng rãi trong tự nhiên, và được tìm thấy trong bùn, nước thải, bùn thải và trong dạ cỏ của cừu và gia súc. Một số vi khuẩn methanogen đã thích nghi để sống trong môi trường khắc nghiệt hơn. Ví dụ, Methanococcus jannaschii có nhiệt độ tăng trưởng tối ưu là 85 °C (185 °F), sống trong các suối nước nóng và lỗ thông hơi nhiệt trong đại dương. 

Vi khuẩn kỵ khí như vậy là một trong những dạng sống lâu đời nhất trên Trái đất. Chúng đã tiến hóa rất lâu trước khi có sự hiện diện của thực vật xanh quang hợp, và vì thế tồn tại trong một thế giới không có oxy.

Vi sinh Envirozyme 2.0 được tổng hợp bởi các nhà sinh vật học Canada chứa các vi khuẩn đẩy nhanh quá trình tạo khí metan cho hệ thống của bạn. Liên hệ với chúng tôi để dùng thử sản phẩm.

Xem thêm:

Có Hơn 30 Chủng Vi Khuẩn Lên Men Biogas (Phần 2/2)

Vi khuẩn sinh ra khí metan qua ba giai đoạn:

1. Giai đoạn hòa tan chất rắn

Lên men metan là kết quả của một loạt các tương tác trao đổi chất giữa các nhóm vi sinh vật khác nhau. Trong giai đoạn đầu tiên, chất rắn được hòa tan do tác động của vi sinh vật chuyển đổi vật liệu xenluloza thành đường, axit béo dễ bay hơi (VFA), hydro và carbon dioxide. Nhóm vi sinh vật đầu tiên tiết ra các enzyme thủy phân các vật liệu polyme thành các monome như glucose và axit amin, sau đó được chuyển đổi thành axit béo dễ bay hơi cao hơn, H2 và axit axetic C2H4O2 (giai đoạn 1).

2. Giai đoạn tạo ra chất dễ bay hơi

Trong giai đoạn thứ hai, vi khuẩn acetogenic hydro sản xuất chất dễ bay hơi và axit béo. Ví dụ, propionic và butyric acid, được sản xuất, để H2, CO2 , và axit axetic; bởi một quá trình được coi là nhiệt động ít thuận lợi nhất và chỉ hoạt động tốt khi kết hợp với giai đoạn thứ ba chuyển acetate thành metan và carbon dioxit.

3. Giai đoạn tạo ra CH4 và CO2

Vi khuẩn Fusobacterium
Vi khuẩn Fusobacterium

Cuối cùng, nhóm thứ ba, vi khuẩn methanogen chuyển đổi H2, CO2 và acetate thành CH4 và CO2. Protein thường được thủy phân thành axit amin bởi các protease, được tiết ra bởi Bacteroides, Butyrivibrio, Clostridium, Fusobacterium, Selenomonas và Streptococcus. Các axit amin được tạo ra sau đó bị phân giải thành các axit béo như acetate, propionate và butyrate và amoniac bởi Clostridium, Peptococcus, Selenomonas, Campylobacter và Bacteroides.

Syntrophobacter wolinii, một chất phân hủy propionate và Sytrophomonos wolfei, một chất phân hủy butyrate cho đến nay đã được phân lập do những khó khăn kỹ thuật liên quan đến sự phân lập các chủng thuần chủng, do sản xuất H2, ức chế nghiêm trọng sự phát triển của các chủng này.


Xem thêm:

Vi Khuẩn Khử Màu Nước Thải Dệt Nhuộm

Vì Sao Thuốc Nhuộm Azo Bị Hạn Chế Sử Dụng

Vi khuẩn khử màu nước thải dệt nhuộm được xem là đặc biệt hữu ích trong việc phân hủy thuốc nhuộm azo. Vì chúng có khả năng phân cắt các liên kết azo có trong thuốc nhuộm.

Xem thêm:

Vì Sao Thuốc Nhuộm Azo Bị Hạn Chế Sử Dụng

1. Cách vi khuẩn khử màu nước thải dệt nhuộm màu Azo 

Chuyển hóa thuốc nhuộm azo bởi vi khuẩn, trong điều kiện yếm khí, có thể xảy ra theo những cách khác nhau:

  1. Phân tách liên kết azo, được xúc tác bởi azoreductase (enzyme tế bào chất có độ đặc hiệu thấp với chất nền)
  2. Giảm tính đặc hiệu bởi các chất mang điện tử (phản ứng oxi hóa khử), từ các quá trình trao đổi chất của tế bào (ví dụ: giải phóng flavin, quinin, hydroquinone);
  3. Hoạt động của các hợp chất vô cơ giảm, như Fe2 +, được tạo thành sản phẩm cuối cùng của phản ứng trao đổi chất nhất định bởi vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt;
  4. Khử hóa học bởi các gốc sulphil, được tạo ra trong quá trình khử muối sunfat.

2. Vi khuẩn khử màu nước thải dệt nhuộm Azo trong điều kiện nào?

Thuốc nhuộm Azo là các hợp chất hữu cơ ít phân hủy sinh học, bền với ánh sáng và khả năng chống lại sự tấn công của các vi sinh vật. Những loại thuốc nhuộm này có khả năng chống phân hủy sinh học theo cách phân hủy thông thường. Tuy nhiên, trong điều kiện yếm khí, chúng có thể bị chuyển hóa thành các chất trung gian. Theo Saratale, có một số loài vi sinh vật, trong những điều kiện môi trường nhất định, có thể khoáng hóa hoàn toàn một số loại thuốc nhuộm azo.

Sử dụng Anaerobic Digester của Organica hỗ trợ xử lý nước thải dệt nhuộm hiệu quả.

3. Các loại vi khuẩn khử màu nước thải dệt nhuộm

Nhiều loài vi khuẩn được ghi nhận có khả năng vi khuẩn phân hủy sinh học thuốc nhuộm azo như: Aeromonas sp., Bacillus sp., Pseudomonas sp., Rhodococcus sp., Shigella sp., Klebsiella sp., Proteus mirabilis; Pseudomonas luteola và Mycobacterium avium. Các nghiên cứu thực hiện cho thấy vi khuẩn Klebsiella pneumoniae có hiệu quả trong việc phân hủy thuốc nhuộm methyl màu đỏ. Ngoài ra, vi khuẩn Bacillus subtilis có khả năng làm mất màu thuốc nhuộm azo có trong nước thải của ngành dệt nhuộm. Các nghiên cứu được thực hiện cho thấy một số vi khuẩn thuộc chi Streptomyces, được biết đến là cơ quan sản xuất peroxidase ngoại bào giúp phân hủy  lignin, có hiệu quả trong việc làm suy thoái thuốc nhuộm. Tuy nhiên, trong điều kiện hiếu khí, thuốc nhuộm azo có khả năng chống lại sự tấn công của vi khuẩn..

Vi khuẩn Kocuria rosea có khả năng làm mất màu và phân hủy thuốc nhuộm azo methyl hóa, bên cạnh các sản phẩm phân hủy (axit 4-amino sulphonic và N, N’-dimethyl-p-phenilenediamine) không gây độc cho thực vật (Sorghum Phaseolus mungo) và vi khuẩn (Kocuria rosea, Pseudomonas aeruginosa và Azotobacter vinelandii)


Xem thêm:

Màng Sinh Học Trong Nước Thải Dệt Nhuộm

Phân Tích Nước Thải Dệt Nhuộm


 

Biogas (khí sinh học) là một nguồn năng lượng tái tạo bao gồm hỗn hợp khí metan, Carbon dioxide, Nitơ & Hydro được tạo ra bởi sự phân hủy yếm khí của chất thải hữu cơ. Phần lớn các chủng vi khuẩn lên men biogas thuộc nhóm Clostridia (36%) và Bacilli (11%), cùng với nhóm Bacteroidia (3%), Mollicutes (3%), Gammaproteobacteria (3%) ) và các nhóm Actinobacteria (3%).

1. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Bacilli 

Vi khuẩn Enterococcus faecalis

Nhóm vi khuẩn lớn thứ hai trong cộng đồng phân hủy kỵ khí là nhóm Bacilli. Loài phong phú nhất từ ​​lớp này là Enterococcus faecalis . Chủng này là một loại vi khuẩn Gram dương kỵ khí được tìm thấy trong hệ thống tiêu hóa, có khả năng thủy phân các polysacarit thực vật và có hoạt tính xúc tác thủy phân trong phức hợp dehydrogenase formate. E. faecium cũng phổ biến trong hệ thống tiêu hóa. Những vi khuẩn này chuyển đổi carbohydrate như fructose, maltose, lactose và galactose thành acetate và ethanol.

Bacillus cereus và B. thuringiensis có thể thực hiện cả quá trình trao đổi chất hiếu khí và kỵ khí. Trong điều kiện yếm khí, B. cereus lên men glucose thành hỗn hợp acetate, lactate và ethanol, trong khi B. thuringiensis sản xuất chủ yếu là axit lactic.

Streptococcus pneumonia  là một mầm bệnh chuyển đổi glucose thành lactate . S. suis của nó có thể lên men glucose, lactose, maltose và trehalose thành hỗn hợp axit béo dễ bay

 hơi, trong khi S. agalactiae cũng tạo ra các ethanol bên cạnh các axit dễ bay hơi. Sự có mặt của các Bacilli gây bệnh được phát hiện trong hệ thống xử lý kỵ khí, mặc dù ở mức độ phong phú thấp, bao gồm Staphylococcus epermis và Listeria monocytogenes.

2. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Bacteriodia

Các thành viên của Bacteriodia là phổ biến trong tự nhiên tại các nơi tìm thấy vật liệu hữu cơ có thể phân hủy, như thực vật và các dạng sinh khối khác. Bacteroides capillosus là một loại vi khuẩn đường ruột lên men sữa và tạo ra H2, đồng thời cũng mô tả hoạt động phân giải tế bào.

Là một ví dụ nổi bật về sự cộng sinh của vi khuẩn ở người, Bacteroides thetaiotamicron là một thành phần của hệ vi sinh đường ruột, chuyên thủy phân các polysacarit có nguồn gốc từ thực vật, như cellulose và tinh bột, như một nguồn carbon. Parabacteroides distinationis là một loại vi khuẩn gram âm, không tạo bào tử sinh ra các axit hữu cơ dễ bay hơi.

3. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Mollicutes

Các vi khuẩn Mollicutes là loài kỵ khí tùy nghi. Trong điều kiện yếm khí, chúng tạo ra các axit hữu cơ, có thể được sử dụng bởi methanogens acidoclastic. Acoleplasmatales là đa dạng nhất trong số ít các vi khuẩn nhóm Mollicutes. Acoleplasma Laylawii lên men glucose để tạo ra axit lactic, axit béo bão hòa và acetate. Tất cả các sản phẩm của quá trình lên men này sau đó được chuyển đổi thành khí sinh học bởi Archaea acetoclastic trong cộng đồng methanogen.

2. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Gammaproteobacteria

Mặc dù Gammaproteobacteria thường được tìm thấy trong môi trường sống đa dạng, nhưng chúng dường như không chiếm ưu thế trong cộng đồng sản xuất khí sinh học. Escherichia coli, một trong những vi khuẩn phổ biến nhất và chắc chắn được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất, đã có mặt trong cộng đồng vi khuẩn kỵ khí. E.coli một loại kỵ khí tùy tiện, có sự trao đổi chất rất linh hoạt. Trong điều kiện yếm khí, nó tạo ra lactate, succinate, ethanol, acetate, H2 và CO2 trong quá trình lên men axit hỗn hợp. Các thành viên của lớp Actinobacteria thường được tìm thấy trong đất và nước ngoài tự nhiên. Một số trong số chúng làm giảm hiệu quả các vật liệu hữu cơ phức tạp như cellulose, và do đó đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon. Hơn nữa, các chủng vi sinh của nhóm này được biết là sản xuất các enzyme phân giải lignin.

2. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Actinobacteria

Hai loài Actinobacteria đã được xác định: Slackia heliotrinireducens và Bifidobacterium longum. Sl. heliotrinireducens là một loại vi khuẩn kỵ khí gram dương có thể khử nitrat thành amoniac nếu có nguồn điện tử (H2 hoặc formate) trong hệ thống. Sinh vật này cũng đã được báo cáo để sản xuất axit axetic và axit lactic, và chứa một enzyme thủy phân . Bf. longum là một loại vi khuẩn gram dương được tìm thấy dưới dạng cộng sinh trong hệ thực vật đường ruột bình thường của con người. Nó chuyển hóa oligosacarit và giải phóng axit lactic, giúp kiểm soát hệ vi sinh bình thường.

Ngoài các thể loại  phylogenetic categories đã biết, 7% các trình tự thuộc về miền vi khuẩn, nhưng thiếu phân loại chi tiết. Trong nhóm này Candidatus Cloacamonas acidaminovorans được tìm thấy với số lượng đáng kể. Loài này cũng được xác định trong một số vi sinh vật kỵ khí. C. Cm. acidaminovorans thu được năng lượng từ đường trong quy trình Embden-Meyerhof và từ quá trình lên men của các axit amin. Nó là một nhà lên men sản xuất H2, có chứa [FeFe] -hydrogenase, một dấu hiệu của sự trao đổi chất tổng hợp.

 


Xem thêm:

Có Hơn 30 Chủng Vi Khuẩn Lên Men Biogas (Phần 1/2)

 

Khí sinh học là một nguồn năng lượng tái tạo bao gồm hỗn hợp khí metan, Carbon dioxide, Nitơ & Hydro được tạo ra bởi sự phân hủy yếm khí của chất thải hữu cơ. Phần lớn các chủng vi khuẩn lên men biogas thuộc nhóm Clostridia (36%) và Bacilli (11%), cùng với nhóm Bacteroidia (3%), Mollicutes (3%), Gammaproteobacteria (3%) ) và các nhóm Actinobacteria (3%).

1. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Clostridia

a. Chủng vi khuẩn lên men biogas và sản xuất Hydro

Trong số các Clostridia, Clostridium thermocellum chiếm ưu thế. Nhóm vi khuẩn này có thể thủy phân cellulose một cách hiệu quả bằng các cellulase ngoại bào, được sắp xếp thành xenluloza. Một chủng vi khuẩn xuất sắc của lớp này là C. kluyveri, nhóm duy nhất trong chủng Clostridia, vì nó sử dụng ethanol và acetate làm nguồn năng lượng duy nhất và chuyển đổi các chất nền này thành butyrate và H2. Một loài nổi bật và đặc trưng là C. acetobutylicum, trong đó thực hiện các hoạt động sản xuất cellulolytic, sacarolytic và H2. Qúa trình lên men có thể tạo ra các axit hữu cơ như acetate và butyrate (acetogenesis), hoặc acetone, butanol và ethanol (dung môi)C. perfingens tạo ra lactate, acetate và butyrate từ đường và thông qua ezyme [FeFe] –hydrogenase, nó cũng có thể tạo ra H2

Tương tự như C. thermocellum, C. cellulolyticum là một chủng nổi tiếng làm phân hủy các cellulose thành acetate và giải phóng CO2 và H2C. sacarololicicum cũng có hoạt tính phân giải tế bào. Các sản phẩm lên men bao gồm acetate, ethanol, H2 và CO2. C. difficile là một trong những mầm bệnh hiếm gặp được tìm thấy trong cộng đồng vi sinh biogas. Thermoanaerobacterium, thermosaccharolyticum là một loại vi khuẩn sản xuất H2. Chúng  sống cùng với C. thermocellum. Việc nuôi cấy hỗn hợp tạo ra nhiều H2 hơn so với nuôi cấy thuần  một chủng loại.

Ruminococcus albus đã được ghi nhận trong hoạt động phân hủy cellulose, hiệu quả của nó bằng xenluloza; sản phẩm lên men chính là ethanol. Cả Anaerotruncus colihominis và Faecalibacterium Prausnitzki đều xâm nhập vào bên trong và tạo ra các axit hữu cơ dễ bay hơi khác nhau từ glucose và acetate.

Caldicellulosiruptor saccharolyticus là một loại vi khuẩn phân giải cellulose và sản xuất H2. Thêm vào môi trường tinh khiết của C. sacarolyticus vào nước thải, sinh khối thực vật, phân động vật hoặc hỗn hợp này làm tăng đáng kể mức độ sản xuất khí sinh học.

Vi khuẩn Clostridium thermocellum

b. Chủng vi khuẩn lên men biogas và sản xuất Sulfide

Bên cạnh khả năng khử clo hóa, Desulfitobacterium hafniense có thể sản xuất sulfide từ thiosulfate hoặc sulfite, nhưng không thể làm giảm lượng sulfate. Như là một nguồn carbon, nó thích lên men pyruvate (axit pyruvit) và lactate (axit lactic). Loài này cũng được biết có chứa loại enzyme Hup ( h ydrogen- up ) của nhóm các enzyme cho phản ứng thủy phân [NiFe].

Heliobacterium modesticalum có thể phát triển ở chế độ quang điện hoặc quang hóa. Trong điều kiện nhận dinh dưỡng từ hóa chất, nó lên men acetate thành H2 và CO2. Nó cũng chứa một số enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân, bao gồm [NiFe] – và [FeFe] -hydrogenase. H2 và acetate được tạo ra bởi Caldanaerobacter subterraneus từ đường sữa, glucose hoặc phân tử cellobiose làm cơ chất.

Syntrophomonas wolferi lên men các axit béo chuỗi dài và sống trong cùng điều kiện nuôi cấy với Archaea methanogen.

Pelotomaculum thermopropionicum cũng hình thành một mối quan hệ cộng sinh với methanogens, và do đó số lượng cao của nó trong cộng đồng bể xử lý kỵ khí là hợp lý. Các mối quan hệ cộng sinh đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành khí sinh học hiệu quả.

c. Chủng vi khuẩn lên men biogas và khử kim loại

Các thành viên duy nhất của lớp Clostridia là  Alkaliphilus metalliciredigens và Desulfotomaculum reducens , đã được phát hiện với số lượng cao bất ngờ. Những vi khuẩn này được biết đến là nhóm sử dụng axit lactic và acetate làm nguồn điện tử để khử sắt và coban trong hô hấp yếm khí. Mặc dù giải thích sự xuất hiện của vi khuẩn khử kim loại trong cộng đồng sản xuất khí sinh học kỵ khí có thể không quan trọng, nhưng cần lưu ý rằng những vi khuẩn này cũng có hoạt tính enzyme [FeFe] -hydrogenase cao.

d. Chủng vi khuẩn lên men biogas và thúc đẩy quá trình thuỷ phân

Finegoldia magna có tính đặc hiệu cơ chất đáng chú ý, vì nó chỉ có thể sử dụng fructose trong một số các loại đường và tạo ra axetat.  F. magna cũng mang các gen của một enzyme thúc đẩy quá trình thủy phân giả định. Số lượng lớn và sự cân bằng số lượng Clostridiales order là dấu hiệu cho thấy vai trò quan trọng của các vi khuẩn này trong hoạt động chính xác của cộng đồng vi sinh vật trong bể xử lý kỵ khí được nuôi bằng chất nền phức tạp. Đóng góp của chúng trong việc phân hủy các phân tử polysacarit có thể được giải thích bằng hoạt động phân giải tế bào cao của nhiều thành viên trong Clostridiales order và các thành viên của họ Clostridiaceae có khả năng thực hiện các quá trình lên men đa dạng. Chúng chủ yếu lên men đường thành axit hữu cơ.

Đóng vai trò quan trọng trong quá trình khử acetyl-CoA là vi khuẩn acetogen. Trong quá trình này, CO2 bị khử thành CO và sau đó được chuyển thành acetyl-CoA, H2 đóng vai trò là chất cho điện tử. Trong bể xử lý kỵ khí, Archaea aceticlastic đã tách acetate thành CH4 và CO2 trong quá trình tăng năng lượng.

Bên cạnh Clostridia acetogen đã thảo luận ở trên,  Moorella thermoacetica và Carboxidothermus hydrooformans cũng có được năng lượng thông qua quá trình khử acetyl-CoA. Ngoài ra, cần lưu ý rằng một số lượng lớn các Clostridia sản xuất ra H2, một chất nền quan trọng cho các methanogens hydrootrophic. Đáng chú ý là Cr. hydrooformans có thể sử dụng CO làm nguồn carbon làm chất cho điện tử và nước làm chất nhận điện tử, để tạo ra acetate và H2.

Cả Cr. hydrooformans và M. thermoacetica có khả năng sản xuất H2.  Clostridia chiếm ưu thế trong cộng đồng bể xử lý kỵ khí kích hoạt hoạt động của methanogens hydrootrophic, phải giữ áp suất riêng phần của H2 thấp trong hệ thống để đảm bảo sự ổn định của hệ thống. Sự cân bằng thuận lợi giữa Clostridia và methanogens hydrootrophic phải là một yếu tố quyết định trong cộng đồng vi sinh sản xuất biogas.


Xem thêm:

7 Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Vi Sinh Xử Lý Nước Thải

 

Một mặt, thuốc nhuộm azo đáp ứng nhu cầu của con người. Mặt khác, chúng gây ra các tác hại tiêu cực cho môi trường. Thuốc nhuộm Azo bị hạn chế sử dụng vì ảnh hưởng đến mỹ quan và có thể có tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng. Đồng thời, nước thải và chất thải rắn của các ngành dệt nhuộm không được xử lý trước khi thải ra môi trường, gây ra các tác động tiêu cực do các loại màu nhuộm đến môi trường.

Mặc dù, thuốc nhuộm khó xử lý và các nguy hiểm của việc sử dụng chúng, nhưng thuốc nhuộm azo, đặc biệt là sunfurous, được sử dụng rộng rãi để nhuộm sợi vải. Điều này chủ yếu là do chi phí phải thấp và khả năng  giữ màu tốt của chúng.

1. Thuốc nhuộm Azo bị hạn chế sử dụng vì ảnh hưởng đến sức khỏe con người

▪ Khi nồng độ cao hơn các giới hạn cho phép, người sử dụng tiếp xúc lâu dài với các amine thơm vì có phản ứng phân hủy khử của một số chất nhuộm azo có thể dẫn đến phát triển các bệnh ung thư nhất định.

. ▪ Các nguồn phơi nhiễm chính đối với chất nhuộm azo đã xác định đối với cả người tiêu dùng lẫn người lao động là uống phải, hấp thu qua da và hít phải.

▪ Luật pháp trên toàn thế giới hạn chế sử dụng các chất nhuộm azo có thể giải phóng các amine thơm đã liệt kê trong sản xuất quần áo, giày dép và phụ kiện.

2. Thuốc nhuộm Azo bị hạn chế sử dụng vì gây ô nhiễm môi trường

Trong số dư lượng thuốc nhuộm gây ô nhiễm môi trường, có thuốc nhuộm azo được thải ra với số lượng lớn, và xả trực tiếp trong các vùng nước, gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Thuốc nhuộm Azo là các hợp chất hữu cơ ít phân hủy sinh học, bền với ánh sáng và khả năng chống lại sự tấn công của các vi sinh vật. Những loại thuốc nhuộm này có khả năng chống phân hủy sinh học theo cách phân hủy thông thường. Tuy nhiên, trong điều kiện yếm khí, chúng có thể bị chuyển hóa thành các chất trung gian. Theo Saratale, có một số loài vi sinh vật, trong những điều kiện môi trường nhất định, có thể khoáng hóa hoàn toàn một số loại thuốc nhuộm azo. Đây là nguyên nhân làm cho thuốc nhuộm Azo bị hạn chế sử dụng.

Trong giai đoạn đầu của quá trình phân hủy yếm khí của thuốc nhuộm azo, sự phân cắt của các liên kết azo bắt đầu xảy ra, bắt nguồn từ các amin thơm, được tái hấp thu đối với vi khuẩn kỵ khí trừ một số amin thơm được thay thế bởi các nhóm hydroxyl và carbonyl, bị phân hủy trong điều kiện methanogen. Mặt khác, các amin thơm dễ bị phân hủy yếm khí hơn.

Sử dụng vi sinh kỵ khí Anaerobic Digester của Organica sẽ tăng khả năng phân hủy màu nước dệt nhuộm

3. Khả năng bị phân hủy sinh học của thuốc nhuộm Azo

Thuốc nhuộm azo là đại diện cho nhóm có khả năng gây ô nhiễm nghiêm trọng. Trong khoảng 30 năm gần đây, một số nghiên cứu sử dụng các vi sinh vật khác nhau làm tác nhân xử lý sinh học nước thải dệt nhuộm. Một loạt các sinh vật tuyệt vời được đánh giá là có thể làm mất màu thuốc nhuộm. Chẳng hạn như vi khuẩn, nấm basidiomycete, nấm men, tảo và thực vật.

Các phương pháp sinh học được sử dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm sử dụng các sinh vật. Một số vi sinh vật đã nhận được sự quan tâm lớn, nhờ năng lực và khả năng phân hủy màu nước. Sự biến đổi màu của các loại thuốc nhuộm bởi vi sinh vật thường được thực hiện bởi vi khuẩn và nấm basidiomycete.

Tuy nhiên, có những sinh vật khác có khả năng làm mất màu thuốc nhuộm azo, chẳng hạn như một số loài tảo và thực vật. Sự ô nhiễm của thuốc nhuộm loại azo có thể đặc trưng cho mối nguy hiểm lớn đối với các sinh vật bị phơi nhiễm, bên cạnh độc tính do tính chất hóa học của chúng, chúng có thể bị biến đổi thành các hợp chất độc hại hơn do sự chuyển hóa các vi sinh vật có trong môi trường. Việc đánh giá hiệu quả xử lý sinh học của nước thải công nghiệp dệt nhuộm là rất cấp bách, vì thông thường, các sản phẩm phân hủy sinh học thậm chí còn gây bất lợi hơn cho môi trường, do độc tính cao của các chất chuyển hóa được tạo ra trong quá trình phân hủy sinh học.


Xem thêm:

Thuốc Nhuộm Vải Gốc Azo Là Gì?

Xử Lý Sinh Học Nước Thải Dệt Nhuộm

 

Năm 1856, một sinh viên trẻ tên là William Perkin đã tạo ra thuốc nhuộm tổng hợp lần đầu tiên do nhầm lẫn. Thuốc này có tên mauveine, sử dụng nhựa than đá. Trên thực tế, ông đã cố gắng tổng hợp quinine, một hợp chất dùng để chữa bệnh sốt rét. Ông sớm nhận ra rằng dung dịch màu tím đó có thể tạo màu cho lụa và nhanh chóng hiểu được tầm quan trọng của phát hiện này. Tai nạn đó đã khiến ông ấy nổi tiếng và thúc đẩy sự tăng trưởng và phát triển mạnh mẽ của ngành dệt may.

Xem thêm:

Thuốc Nhuộm Trong Ngành Dệt Nhuộm

Thuốc nhuộm vải gốc Azo là gì?

Thuốc nhuộm vải gốc Azo là các hợp chất có một hoặc nhiều nhóm azo (-N = N-), liên kết với các gốc phenyl và naphthyl. Thường được thay thế bằng một số tổ hợp các nhóm chức (-NH2), clo (-Cl), hydroxyl (-OH), methyl (-CH3), nitro (-NO2), axit sulphonic và muối natri (-SO3Na). Thuốc nhuộm Azo được tổng hợp từ các hợp chất thơm, không cơ bản trong dung dịch nước. Do sự có mặt của liên kết N = N làm giảm khả năng các cặp electron chưa ghép cặp trong các nguyên tử nitơ dễ dàng bị khử thành hydrazine và các amin chính. Chúng hoạt động như các tác nhân oxy hóa tốt.

Màu gốc azo chiếm 60-70% tất cả các thuốc nhuộm. Chúng được sử dụng để tạo màu sợi tự nhiên và tổng hợp, thực phẩm, kẹo, mỹ phẩm và đồ uống. Về lý thuyết, thuốc nhuộm vải gốc Azo có thể cung cấp đủ một cầu vồng hoàn chỉnh về màu sắc. Tuy nhiên, về mặt thương mại, đa số màu như vàng, cam và đỏ thường là gốc azo nhiều hơn bất kỳ các màu nào khác. Hiện nay thuốc nhuộm màu xanh cũng khá phổ biến.

Thuộc tính thuốc nhuộm gốc Azo

Thuốc nhuộm vải gốc Azo cho màu sắc tươi sáng, cường độ màu cao hơn so với các nhóm thuốc nhuộm phổ biến tiếp theo (anthraquinones). Chúng có độ bền tốt, nhưng không tốt bằng các nhóm màu gốc carbonyl và phthalocyanine. Ưu điểm lớn nhất của chúng là hiệu quả về chi phí.

Công thức chung để tạo ra thuốc nhuộm azo là phải có hai hợp chất hữu cơ – thành phần ghép và thành phần diazo. Một loạt các thuốc nhuộm có thể có sẵn, đặc biệt là khi các phân tử ban đầu có sẵn và rẻ tiền.

Một số thuốc nhuộm vải gốc Azo có khả năng giải phóng (các) amine thơm có khả năng sinh ung thư khi xuất hiện phân hủy khử.


Bài liên quan:

Vì Sao Nước Thải Dệt Nhuộm Khó Xử Lý?

Xử Lý Sinh Học Nước Thải Dệt Nhuộm

3 Cách Xác Định Chất Hữu Cơ Trong Nước Thải (P1)

Xử Lý Mùi Hôi Ở Nhà Máy Xử Lý Nước Thải Bằng Cách Nào?


X