tổng quan quá trình chuyển hoá các hợp chất nitơ trong nước thải của vi sing vật

Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường đang ngày gia tăng và đang được sự
quan tâm của nhiều nghành, nhất là đối với việc ô nhiễm do nước thải. Đối với nhiều
nước thải có hàm lượng các chất dinh dưỡng (N,P) trung bình và cao, việc xử lý loại
ra các thành phần này trước khi xả là một nhu cầu quan trọng, nhằm hạn chế sự ô
nhiễm nước ngầm, nước mặt.
Một trong các dạng hợp chất gây nên sự ô nhiễm của nước phải nói đến các
hợp chất hữu cơ chứa itơ. Nếu như hàm lượng Nitơ có trong nước xả thải ra sông, hồ
quá mức sẽ gây ra một hiện tượng ô nhiễm, điển hình là hiện tượng phú dưỡng hóa
kích thích sự phát triển nhanh của rong, rêu, tảp làm bẩn nguồn nước.
Việc áp dụng các phương pháp sinh học để xử lý nước thải hiện nay đang là
vấn đề cần được chú ý và phát triển, đây là phương pháp dùng vi sinh vật, chủ yếu là
vi khuẩn để phân hủy các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học tạo ra sản phẩm có
lợi như carbonic, nước và các chất vô cơ khác.
SVTH Phạm Thị Huệ
1
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA HỢP
CHẤT CỦA NITƠ
1.1 TỔNG QUAN VỀ NITƠ VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Nitơ là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố có ký hiệu
N và số nguyên tử bằng 7. Ở điều kiện bình thường nó là một chất khí không màu,
không mùi, không vị và khá trơ và tồn tại dưới dạng phân tử nitơ, còn gọi là đạm khí.
Nitơ chiếm khoảng 78% khí quyển Trái Đất và là thành phần của mọi cơ thể sống.
Nitơ tạo ra nhiều hợp chất quan trọng như các axit amin, axit nucleic, ammoniac, axit
nitrite, cyanua…
Phân tử nitơ trong khí quyển là tương đối trơ, nhưng trong tự nhiên nó bị
chuyển hóa rất chậm thành các hợp chất có ích về mặt sinh học và công nghiệp nhờ
một số cơ thể sống, chủ yếu là các vi khuẩn. Khả năng kết hợp hay cố định nitơ là

đặc trưng quan trọng của công nghiệp hóa chất hiện đại, trong đó nitơ được chuyển
hóa thành amomniac. Ammoniac có thể được sử dụng trực tiếp chủ yếu làm phân
bón, hay làm nguyên liệu cho nhiều hóa chất quan trọng khác.
Các muối của acid nitrite bao gồm nhiều hợp chất quan trọng như hay
diêm tiêu, thuốc súng và nitrate amoni. Các hợp chất nitrate hữu cơ khác, như TNT.
Acid nitrite được sử dụng làm chất oxi hóa trong các tên lửa dùng nhiên liệu lỏng.
Ammoniac là một hợp chất quan trọng giữa N và H. Ammoniac có tính bazơ, trong
dung dịch thì nó tạo ra các cation amoni (NH
4
+
). Các khác có cấu trúc tương tự là
dinitơ monoxit (N
2
O), nitơ monoxit (NO) và nitơ dioxit (NO
2
). Các oxit tiêu chuẩn
hơn là dinitơ trioxit (N
2
O
3
) và dinitơ pentoxit (N
2
O
5
), trên thực tế là tương đối không
ổn định và là các chất nổ. Các axit tương ứng là acid nitrơ (HNO
2
) và acid nitrite
(HNO
3

), với các muối tương ứng được gọi là nitrite và nitrate. Acid nitrite là một
trong ít các axit mạnh hơn hydroni.
SVTH Phạm Thị Huệ
2
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
Bảng 1.1 Trạng thái hóa trị của hợp chất nitơ trong hợp chất hóa học.
1.2 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.2.1 Chu trình sinh địa hóa nitơ
Trong tự nhiên nitơ tồn tại ở nhiều dạng hợp chất hóa học tham gia và chuyển
hóa trong nhiều quá trình, quan trọng hơn cả là chuyển hóa giữa các dạng hợp chất
vô cơ và hữu cơ chứa nitơ.
SVTH Phạm Thị Huệ
Hợp chất Hóa trị Công thức hóa học
Amoni/ ammoniac -3 NH
4
+
/ NH
3
Khí Nitơ 0 N
2
Dinitơ oxit +1 N
2
O
Nitơ oxit +2 NO
Nitrite +3 NO
2
-
Dinitơ trioxit + 3 N
2
O

3
Nitơ dioxit +4 NO
2
Nitrate +5 NO
3
-
Dinitơ pentoxit +5 N
2
O
5
3
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hồng Mỹ
Hình 1.1 Chu trình sinh địa hóa nitơ
SVTH Phạm Thị Huệ
4
Vi khuẩn cố
đònh N trong
rể cây
Vi khuẩn cố
đònh trong đất
Núi
lửa
Năng lượng tỏa
ra từ công
nghiệp
Xác
động
thực vật
urê
Phân bón

Tia sét
mưa
Đồng
hóa
Amon hóa
Phân hủy
(vi khuẩn,
nấm)
Khử
nitrat
Họat động con người
Họat động tự nhiên
Nitơ khí
quyển
Nhiên
liệu hóa
thạch
Khúa Lun Tt Nghip GVHD Nguyn Hong M
Hp cht nit vụ c n gin v u tiờn ht l nit t do trong khụng khớ.
Nit vụ c ny chuyn húa thnh nit hu c nh quỏ trỡnh c nh nit ca vi sinh
vt, thc vt. Trong c th sinh vt, nit tn ti ch yu di dng cỏc hp cht m
hu c nh protein, acid amin. Khi c th sinh vt cht i lng nit hu c ny tn
ti trong t. Di tỏc dng ca nhúm vi sinh vt hoi sinh thc hin quỏ trỡnh amon
húa phõn gii thnh cỏc acid amin. Cỏc acid amin ny li c mt nhúm vi sinh vt
phõn gii thnh ammoniac. Ammoniac tip tc c chuyn húa thnh cỏc hp cht
ca nitrite, nitrate nh nhúm vi sinh vt nitrate húa. Dng nitrate c chuyn húa
thnh nit phõn t nh quỏ trỡnh phn nitrate húa tr li nit t do cho khớ quyn.
Nh vy, vũng tun hon nit c khộp kớn. Trong hu ht cỏc giai on
chuyn húa ca vũng tun hon u cú s tham gia ca cỏc vi sinh vt khỏc nhau.
Nu s hot ng ca nhúm no ú ngng li, ton b s chuyn húa ca vũng tun

hon s b nh hng rt nghiờm trng.
Hỡnh 1.2 Chu trỡnh nit
SVTH Phm Th Hu
5
Nhieõn
lieọu hoựa
thaùch
T bo
thc
vt
Vi sinh vt thy phõn
T bo nit hu c
Phõn hy ni bo
To sinh
khi
Hp cht nit
(protein, urea)
Khớ Nit
Ammoniac
NO
2
-
Kh
nitrat
Cht hu c Carbon
NO
-
3
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
1.2.2 Quá trình amon hóa

Quá trình amon hóa là quá trình oxy hóa các hợp chất nitơ hữu cơ như acid amin,
protein, ure … thành nitơ vô cơ, CO
2
và nước. Quá trình amon hóa bao gồm 2 quá
trình.
1.2.2.1 Amon hóa ure
Ure có trong thành phần nước tiểu của người và động vật, chiếm khoảng 22%
nước tiểu. Trong công thức cấu tạo, ure chứa tới 46,6% nitơ, vì thế nó là nguồn dinh
dưỡng đạm tốt với cây trồng.
Quá trình amon hóa chia làm hai giai đoạn. Đầu tiên, dưới tác dụng của enzyme
urease được tạo ra bởi các vi sinh vật, ure sẽ phân hủy tạo thành muối carbonat
amoni. Sau đó, carbonat amoni được chuyển hóa thành NH
3
, CO
2
và H
2
O bằng một
phản ứng hóa học thông thường.
CO(NH
2
)
2
+ 2H
2
O  (NH
4
)
2
CO

3
(giai đọan 1)
(NH
4
)
2
CO
3
 2NH
3
+ CO
2
+ H
2
O (giai đoạn 2)
Một số loài vi sinh vật tiết enzyme urease có hoạt tính phân giải cao như Bacillus
amylovorum, planosarcina ureae, Micrococcus ureae Đa số chúng thuộc nhóm
hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc, chúng ưa pH trung tính hoặc hơi kiềm. Bởi vậy
khi sử dụng ure làm phân bón người ta kết hợp với bón vôi, đồng thời xới xáo làm
thoáng đất.
1.2.2.2 Amon hóa protein
Protein là thành phần quan trọng của tế bào sinh vật. Khi sinh vật chết đi, protein
được tích lũy trong đất. Protein chứa 15 – 17% nitơ nhưng cây trồng không thể hấp
thụ trực tiếp protein mà phải thông qua quá trình amon hóa. Quá trình này có thể xảy
ra trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí nhờ nhóm vi sinh vật phân hủy protein có khả
năng tiết ra enzyme protease bao gồm proteinase và peptidase. Enzyme protease xúc
tác quá trình thuỷ phân liên kết liên kết peptide (-CO-NH-)n trong phân tử protein,
polypeptide tạo sản phẩm là acid amin
Dưới tác dụng của enzyme proteinase phân tử protein sẽ được phân giải thành các
polypeptide và oligopeptide. Các chất này hoặc tiếp tục phân hủy thành các axit amin

nhờ enzyme peptidase ngoại bào hoặc được tế bào vi khuẩn hấp thụ rồi sau đó được
phân hủy tiếp thành các acid amin trong tế bào. Một phần các axit amin được tế bào
SVTH Phạm Thị Huệ
6
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
vi khuẩn sử dụng để tổng hợp protein tạo sinh khối. Một phần các acid amin theo các
con đường phân giải khác nhau để sinh NH
3
, CO
2
và các sản phẩm trung gian khác.
Với các protein có chứa S, nhờ enzyme desulfurase của nhóm vi khuẩn lưu huỳnh và
các nhóm dị dưỡng hiếu khí khác, sẽ bị phân hủy tạo H
2
S, scatol, indol hay
mercaptan .
Trong điều kiện hiếu khí, các acid amin bị vô cơ hóa tạo sản phẩm là
ammoniac, carbonic và nước. Trong điều kiện kỵ khí lại diễn ra quá trình khử amin
tạo nhiều loại hợp chất hữu cơ như axit hữu cơ, rượu H
2
S và các sản phẩm bốc mùi
khó chịu như indol và scatol. Khử amin có thể xảy ra theo một trong những phương
thức sau:
R – CH(NH
2
)COOH  R – CHCOOH + NH
3
R – CH(NH
2
)COOH +H

2
O  R – CH
2
OH – COOH + CO
2
+ NH
3
R – CH(NH
2
)COOH + ½ O
2
 R – CO – COOH + NH
3
R – CH(NH
2
)COOH + O
2
 R – COOH + CO
2
+ NH
3
R – CH(NH
2
)COOH +H
2
O  R – CO – COOH +NH
3
+ 2H
Các nhóm vi sinh vật hiếu khí có khả năng phân hủy protein:
Vi khuẩn: Bacillus mycoides, B. mesentericus, B.subtilis, Pseudomonas fluorescens

Xạ khuẩn: Streptomyces rimosus, S. griseus
Vi nấm: Aspergillus oryzae, A. flavour, A. niger, Penicilium camemberti…
Vi sinh vật yếm khí :
Vi khuẩn Clostridium sporogenes, Clostridium putrificum
Vi sinh vật hiếu khí tùy tiện :
Vi khuẩn Proteus vulgaris, Bacillus coli…
1.2.3 Quá trình Nitrate hóa
Sau quá trình amon hóa, NH
3
được hình thành một phần được thực vật hấp thụ,
một phần kết hợp với các hợp chất trong đất tạo thành các muối amon với ion NH4+.
SVTH Phạm Thị Huệ
7
Hấp thụ vào
tế bào
NH
3
, NH
4
+
Protein
Oligopeptide,
polypeptide
Acid amin
Khử acid
amin
Protease
peptitdase
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
Một phần muối amon cũng được cây trồng và vi sinh vật hấp thụ, một phần được

oxy hóa thành nitrate. Quá trình nitrate hóa bao gồm 2 giai đoạn: nitrite hóa và
nitrate hóa
1.2.3.1 Giai đoạn nitrite hóa
Là quá trình oxy hóa NH
4
+
tạo thành NO
2
-
được tiến hành bởi các vi khuẩn
nitrate hóa thuộc nhóm tự dưỡng hóa năng, có khả năng oxy hóa NH
4
+
bằng oxy
không khí và tạo ra năng lượng.
NH
4
+
+ 3/2 O
2
 NO
2
-
+ H
2
O + 2H + Năng lượng
Năng lượng dùng để đồng hóa CO
2
tạo ra carbon hữu cơ. Enzyme xúc tác cho quá
trình này là các enzyme của quá trình hô hấp hiếu khí. Nhóm vi sinh vật nitrite hóa

bao gồm 4 chi khác nhau: Nitrosomonas, Nitrozocystis, Nitrozolobus, Nitrosospira
1.2.3.2 Giai đoạn nitrate hóa.
NO
2
-
tạo thành tiếp tục được oxy hóa thành NO
3
-
bởi nhóm vi khuẩn nitrate.
Đây cũng là các vi khuẫn tự dưỡng hóa năng, thực hiện phản ứng oxi hóa nitrite để
cung cấp năng lượng cho quá trình đồng hóa Năng lượng CO
2
.
NO
2
-
+ ½ O
2
 NO
3
-
+
Nhóm vi khuẩn nitrate gồm 3 chi khác nhau: Nitrobacter, Nitrospira,
Nitrococcus. Ngoài nhóm vi khuẩn tự dưỡng hóa năng nói trên, trong đất còn có một
số loài vi sinh vật dị dưỡng cũng tiến hành quá trình nitrate hóa. Đó là loài vi khuẩn
và xạ khuẩn thuộc các chi Pseudomonas, Corynebacterium, Streptomyces
1.2.4 Quá trình phản nitrate
Các hợp chất đạm dạng nitrate ở trong đất rất dễ bị khử thành nitơ phân tử. Quá
trình này gọi là quá trình phản nitrate hóa được thực hiện trong điều kiện kỵ khí nhờ
các vi sinh vật phản nitrate hóa. Khi đó, NO

3
-
là chất nhận điện tử cuối cùng trong
chuổi hô hấp kỵ khí và năng lượng tạo thành dùng để tổng hợp nên ATP cho tế bào.
Nhóm vi khuẩn thực hiện quá trình phản nitrate hóa phân bố rộng rãi trong
đất. Thuộc nhóm tự dưỡng hóa năng có Thiobacillus denitrificans, hydrogenomonas
agilis thuộc nhóm dị dưỡng có Pseudomonas denitrificans, Micrococcus
denitrificanas, Bacillus licheniformis
SVTH Phạm Thị Huệ
8
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
Trong các môi trường tự nhiên ngoài quá trình phản nitrate sinh học nói trên
còn có quá trình phản nitrate hóa học không có sự tham gia của vi sinh vật thường
xảy ra ở pH < 5.5.
1.2.5 Quá trình cố định Nitơ
Quá trình cố định nitơ sinh học là một quá trình khử nitơ thành NH
3
dưới tác
dụng enzyme của enzyme nitrogenase của vi sinh vật. Đây là quá trình quan trọng
nhất để chuyển hóa nitơ vô cơ thành nitơ hữu cơ.
Có 3 nhóm vi sinh vật có khả năng cố định nitơ: Nhóm cộng sinh với cây họ
đậu, nhóm sống tự do trong đất và nhóm tảo. Trong đó, góp phần quan trọng nhất là
nhóm Rhizobium sống cộng sinh với cây họ đậu. Cơ chế của quá trình cố định nitơ
cần enzyme nitrogenase của vi sinh vật, leghemoglobin của thực vật và năng lượng
tế bào.
N
2
+ 6e + 12ATP + 12H
2
O  2NH

4
+
+ 12ATP + 12P + 4H
+
Nitrogenase bao gồm 2 thành phần khác nhau, một phần gồm protein và Fe,
một phần gồm protein, Fe, Mo. Electron của chất khử sẽ đi vào thàh phần thứ nhất
của nitrogenase (phần chứa protein và Fe) sau đó được chuyển sang thành phần thứ
hai, qua đó electronic được hoạt hóa có thể phản ứng với nitơ . Nitơ cũng đi qua hai
thành phần của nitrogenase và được hoạt hóa. Hydro được hoạt hóa nhờ các enzyme
của hệ thống hydrogenase.
Năng lượng dùng trong quá trình này là ATP của tế bào. Cuối cùng NH
3
được
hình thành. NH
3
được hình thành đến một mức độ nào đó sẽ kiềm hãm sự họat động
của Nitrogenase, nó chính là yếu tố điều hòa hoạt tính của enzyme.
Như vậy, có thể tóm tắt quá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ trong tự nhiên
như sau:
SVTH Phạm Thị Huệ
9
Nitrogenase
Khúa Lun Tt Nghip GVHD Nguyn Hong M
Protein NH
3
NO
2
-
NO
3

-

NO
3
-
NO
3
-
NO N
2
O N
2
SVTH Phm Th Hu
10
Quaự trỡnh quang
hụùp cuỷa caõy
Leghemoglobin Nitrogenaza
N
2
NH
3
ATP
e e
Vi khun phn nitrate húa
Phõn hy
nitrosomonas
nitrobacter
Vi khun nitrate húa
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
Bảng 1.2 Tóm tắt các quá trình chuyển hóa nitơ trong tự nhiên

Quá trình Cơ chất Sản phẩm Vi sinh vật tham gia
Amon hóa
Hợp chất nitơ
hữu cơ
Nitơ vô cơ, CO
2
và nước
Bacillus mycoides,
B. mesentericus,
B.subtilis,Clostridi
um sporogenes,
Clostridium
putrificum
Nitrate hóa NH
3
NO
3
-
Nitrosomonas,
Nitrozocystis,
Nitrozolobus,
Nitrosospira,
Nitrobacter,
Nitrospira,
Phản nitrate hóa NO
3
-
N
2
Pseudomonas

denitrificans,
Micrococcus
denitrificanas,
Bacillus
licheniformis,
Thiobacillus
denitrificans
Cố định N Nitơ NH
3
Rhizobium
CHƯƠNG 2
SVTH Phạm Thị Huệ
11
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NITƠ
TRONG NƯỚC THẢI
2.1 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NITƠ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Trong môi trường nước, nitơ có thể tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ, hữu cơ
hòa tan hay không hòa tan. Các hợp chất vô cơ quan trọng của nitơ là NH
3
, NH
4
+
,
NO
2
-
, NO
3
-

.
Nitơ dạng khí có được chủ yếu là sự khuếch tán từ ngoài không khí vào hay
còn có thể được hình thành trong quá trình phản nitrate hóa. Các dạng hợp chất vô cơ
hòa tan có được là do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, nitơ lắng đọng dưới
dạng hợp chất Albumine dưới tác dụng của vi sinh vật, đạm albumine sẽ biến thành
dạng đạm ammoniac (NH
3
) và ammoniac sẽ hòa tan vào nước hình thành NH
4
+
. Sau
đó, NH
3
và ion NH
4
+
sẽ biến thành dạng đạm nitrite(NO
2
-
) và nitrate (NO
3
-
) nhờ hoạt
động của vi khuẩn nitrite và nitrate hóa. Thực vật có thể hấp thu nhiều dạng đạm nói
trên nhưng hấp thu NH
4
+
và NO
3
-

là tốt nhất, mỗi loài thực vật ưa một dạng đạm khác
nhau. Một số loài vi khuẩn và tảo lại có khả năng sử dụng nitơ phân tử nhờ quá trình
cố định nitơ.
Hầu hết đạm NO
3
-
được vi sinh vật, thực vật thủy sinh sử dụng cho các quá
trình sinh trưởng và phát triển của chúng, sau đó bị lắng tụ ở bùn đáy. Đạm chứa
trong tảo bị ăn bởi động vật phù du và các ấu trùng, động vật đáy khác. Hai quá trình
yếm khí là cố định nitơ và phản nitrate do tảo lam và vi khuẩn thực hiện, trong đó,
quá trình phản nitrate hầu như xảy ra trong tầng đáy ở vùng cửa sông hay đất ngập
nước. Các chất đạm hữu cơ trong môi trường nước hiện diện trong cơ thể thực vật,
động vật, xác bã hữu cơ lơ lửng hoặc hòa tan.
SVTH Phạm Thị Huệ
12
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
Hình 2.1 Chu trình nitơ trong nước
Quá trình amon hóa các hợp chất hữu cơ chứa nitơ trong môi trường nước
diễn ra tương đối mạnh mẽ trong cả điều kiện hiếu khí lẫn kỵ khí. Trong điều kiện
hiếu khí, các hợp chất hữu cơ được chuyển hóa hoàn toàn thành các hợp chất vô cơ,
giúp làm sạch môi trường nước. Trong điều kiện kỵ khí, các acid amin không được
vô cơ hóa hoàn toàn, bên cạnh NH
3
và CO
2
còn tích lũy nhiều loại hợp chất hữu cơ
khác như axit hữu cơ, rượu H
2
S và các sản phẩm bốc mùi khó chịu cho thủy vực.
Quá trình amon hóa protein giữ vai trò quan trọng trong việc khép kín vòng

tuần hoàn Nitơ nhờ quá trình này mà Nitơ chuyển từ dạng hấp thụ sang muối amon
dễ dàng được thực vật sử dụng. Nhờ quá trình này mà NH
3
luôn luôn được phục hồi,
cung cấp cho thực vật thủy sinh. Có nhiều loại vi khuẩn và nấm mốc tham gia vào
SVTH Phạm Thị Huệ
13
Sông, suối, nước mưa, nước thải
có chứa Nitrate và Ammoniac
N
2
O
NO
3
N
2
ONO
2
NH
4
N
2
Thực vật phù du
Động vật phù du
Cá
Cố định đạm
Vi khuẩn
Bài tiết
Nitrate hóa
Sinh trưởng

Sinh trưởng
Bùn đáy
NO
2
yếm khí
Detritus
+
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
quá trình này, chủ yếu là các loài Bacillus như: B. mesentericus, B.mycoide, B.
sustilis,…Số lượng của chúng trong thủy vực khác nhau thì rất khác nhau, thường
trong các thủy vật nước ngọt số lượng của chúng nhiều thủy vực nước măn và nước
lợ.
Các vi khuẩn tham gia quá trình nitrate hóa trong môi trường nước đi cùng quá
trình đồng hóa CO
2
cho cơ thể. Ở thủy vực nước ngọt có các loài thuộc giống
Nitrobacter và trong các thủy vực nước lợ, mặn có Nitrospina gracilic và
Nitrosococcus mobilis. Vi khuẩn nitrate hóa phân bố rất ít trong các thủy vực sạch,
nghèo dinh dưỡng, trong các thủy vực giàu dinh dưỡng số lượng của chúng có nhiều
hơn, nhưng cao nhất cũng chỉ khỏang 10 tế bào/ml nước. Số lượng của chúng trong
thủy vực dao động theo mùa. Quá trình nitrate hóa chỉ xảy ra khi có mặt của oxy (kể
cả nồng độ thấp), nghĩa là trong môi trường thóang khí, còn trong môi trường yếm
khí với sự có mặt của các hydrat carbon sẽ xảy ra quá trình ngược lại với quá trình
nitrate hóa đó là quá trình phản nitrate hóa. Quá trình này khử nitrate qua nitrite
thành NO, N
2
O), NH
2
OH, NH
3

và N
2
.
Vi khuẩn tham gia vào quá trình phản nitrate hóa bao gồm bao gồm các loại kỵ
khí không bắt buộc như: Pseudomonas, Bacillus Trong điều kiện hiếu khí, chúng
oxy hóa các chất hữu cơ bằng oxy của không khí, còn trong điều kiện kỵ khí, chúng
tiến hành oxy hóa các hợp chất hữu cơ bằng con đường khử hydro để chuyển hydro
cho nitrate và nitrite. Quá trình này không có lợi ví nó làm mất Nitơ trong thủy vật
và tạo thành các chất độc đối với thủy sinh vật như NH
3
, NO
2
-
. Trong đa số sinh
cảnh, vi sinh vật có thể khử nitrate thành nitrite, chứ không có thể khử tiếp thành các
dạng hợp chất khác. Do đó, ở đâu có quá trình phản nitrate hóa xảy ra mạnh thì ở đó
có nhiều nitrite.
Trong môi trường thoáng khí, quá trình cố định nitơ phân tử được thực hiện
bởi các loài vi khuẩn Azotobacter như A. Agile và A.chroococcum. Ở sông, hồ thì
hầu như gặp chúng ở mọi nơi. Tại phần lắng đọng yếm khí, quá trình cố định nitơ
phân tử được thực hiện bởi các loài Clostridium như Clostridium pateurianum. Gần
đây, người ta đã xác định ngoài các loài Azotobacter và Clostridium thì còn có các
loài vi khuẩn khác cũng có khả năng đồng hóa nitơ phân tử bao gồm cả vi khuẩn
quang tự dưỡng lẫn dị dưỡng. Tuy nhiên, ở chúng thì sự gắn kết Nitơ có hiệu quả
SVTH Phạm Thị Huệ
14
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
thấp hơn do số lượng của những vi khuẩn này là quá ít để đồng hóa một lượng nitơ
đánh kể, chúng chỉ có vai trò ở những phần lắng đọng yếm khí, còn trong môi trường
thoáng khí, quá trình cố định nitơ phân tử được thực hiện chủ yếu bởi các loài tảo

xanh thuộc giống Nostoc, Phormidium, Calothrix, bởi vì các giống tảo này thường
rất nhiều trong các thủy vực.
2.2 ĐẶC ĐIỂM CÁC LOẠI NƯỚC THẢI CHỨA NITƠ
2.2.1 Nước thải sinh hoạt
Nguồn nước thải sinh họat gồm: nước vệ sinh tắm, giặt, nước rửa rau, thịt cá,
nước từ nhà hàng, khách sạn….chiếm 52% chất hữu cơ, 48% các chất vô cơ. Chúng
được thu gom vào các kênh dẫn thải. Hợp chất nitơ trong nước thải là các hợp chất
ammoniac, protein, peptid, acid amin cũng các thành phần khác trong chất thải rắn
và lỏng. Ngoài ra nước thải sinh hoạt có chứa một lượng các thành phần dinh dưỡng
khác rất cao. Nhiều trường hợp, lượng chất dinh dưỡng này quá cao vượt quá nhu
cầu phát triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý sinh học. Trong các công trình xử
lý nước thải theo phương pháp sinh học, lượng dinh dưỡng cần thiết trung bình tính
theo tỷ lệ BOD
5
: N: P là 100: 5: 1.
Bảng 2.1 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt.
Nguồn: Rapid Environmental Assessment WHO
Nước thải sinh hoạt chứa hàm lương các chất cặn bã, các chất rắn lơ lửng
(SS), các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các chất dinh dưỡng (N,P). Nồng độ
các chất ô nhiễm trong nước thải sinh họat như sau:
Bảng 2.2 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt
SVTH Phạm Thị Huệ
Chỉ tiêu ô nhiễm
Hệ số tải lượng
(g/người.ngày)
Tải lượng ô nhiễm
(kg/ngày)
Chất rắn lơ lủng 70 - 145 89 – 184,5
Amoni (N – NH
4

) 2,4 – 4,8 3,1 – 6,2
BOD
5
của nước đã lắng 45 - 54 57,2 – 68,7
Nitô tổng 6 - 12 7,6 – 15,2
Tổng photpho 0,8 – 4,0 1,02 – 5,1
COD 72 – 102 91,6 – 127,7
Dầu mỡ 10 - 30 12,7 – 38,1
15
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
Chỉ tiêu ô nhiễm Nồng độ ô nhiễm (mg/m
3
)
Chất rắn lơ lửng 730 – 1510
Amoni (N – NH
4
) 25 – 1510
BOD
5
469 – 563
Nitô tổng 63 – 125
Tổng photpho 8 – 42
COD 570 - 1063
Dầu mỡ 104 - 313
Nguồn: Hoàng Huệ – Xử lý nước thải
2.2.2 Nước thải công nghiệp
Ô nhiễm do hợp chất nitơ từ sản xuất công nghiệp liên quan chủ yếu tớ chế
biến thực phẩm, sản xuất phân bón hay trong một số ngành đặc biệt như chế biến mủ
cao su, chế biến tơ tằm, thuộc gia… Chế biến thực phẩm thải ra một lượng đáng kể
hợp chất chứa nitơ, liên quan đến thực phẩm chứa nhiều đạm: chế biến thủy hải sản,

giết mổ và sản xuất thức ăn từ các lọai thịt, sữa, đậu…Hợp chất chứa nitơ được thải
ra lượng lớn từ các thành phần như máu, mỡ, phân cùng các mẫu thịt hòa tan vào
nước với tốc độ phụ thuộc vào mức độ phân tán (kích thước), nhiệt độ trong môi
trường và lọai sản phẩm chế biến.
Nồng độ hợp chất chứa nitơ trong nước thải công nghiệp cũng biến đổi rất
mạnh, không chỉ theo mùa vụ mà còn cả trong từng ngày, nhất là đối với các cơ sở
chế biến thực phẩm xuất đồng thời nhiều lọai sản phẩm.
Bảng 2.3 Nồng độ nitơ tổng trong nước thải công nghiệp
Nguồn Nồng độ Nitơ tổng (mg/l )
Giết mổ 115
Chế biến thịt 6
Chế biến thủy sản
Cá da trơn
Cua
Tôm
33 (28 – 50)
94 (58 – 138)
215 (164 – 266)
SVTH Phạm Thị Huệ
16
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
Cá 30
Chế biến rau, quả, đồ uống 4
Bột, sản phẩm khoai tây 21 ( 5 – 40)
Rượu vang 40 (10 – 50)
Hóa chất, phân bón
NH
3
– N
NO

3
– N
1270
550
Nguồn: H. R. Jones. Pollution control in the dairy industry. London
2.2.3 Nước thải nông nghiệp, chăn nuôi
Canh tác nông nghiệp về nguyên tắc phải bón phân đạm cho cây. Trong rất
nhiều trường hợp người ta còn sử dụng nguồn nước thải để tưới nhằm tận dụng
lượng hợp chất chứa nitơ trong đó để làm phân bón cho cây trồng. Tuy nhiên, lượng
phân bón cây trồng không hấp thụ hoàn toàn mà một phần sẽ bị phân hủy, rửa trôi
vào môi trường nước. Trong môi trường nước urê rất dễ dàng bị thủy phân tạo thành
ammoniac và khí carbonic.
CO(NH
2
)
2
+ H
2
O  CO
2
+ 2NH
3
Nguồn nước thải phát sinh trong chăn nuôi có lưu lượng nhỏ hơn so với nước
thải sinh họat, chủ yếu là nước tắm rửa và vệ sinh chuồng trại. Nước thải từ chuồng
trại chăn nuôi chứa một lượng chất rắn không tan lớn: phân, bùn đất, thức ăn thừa,
các hợp chất chứa nitơ được thoát ra ngoài từ các chất thải rắn khi gặp nước. Nước
thải chuồng trại của các lòai nuôi khác nhau có độ ô nhiễm khác nhau vì các thành
phần dinh dưỡng trong phân khác nhau.
Bảng 2.4. Thành phần nitơ trong phân một số loài động vật.
Phân loài nuôi Độ ẩm% N %

Bò thịt 85 0,5
Bò sữa 85 0,7
Gia cầm 72 1,2
Lợn 82 0,5
Dê, Cừu 77 1,4
Nguồn: Treatment management. Kluver Academic Press
2.3 QUÁ TRÌNH TỰ LÀM SẠCH CỦA NGUỒN NƯỚC
Giới thuỷ sinh có trong nước là vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn, nguyên sinh
động vật, các động vật, thực vật phù du, tiêu biểu là tảo, các động thực vật bậc cao,
SVTH Phạm Thị Huệ
17
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
như tôm, cá v.v… Tuỳ mức độ nhiễm bẩn hay nồng độ các chất hữu cơ dinh dưỡng
trong nước, mức độ oxi hòa tan, nồng độ các chất có độc tính…sẽ ảnh hưởng đến đời
sống của giới này có trong nước. Nói chung, nếu nước bị nhiễm bẩn quá nặng, trước
hết sẽ không còn oxi hoà tan làm ảnh hưởng tới hệ sinh thái nước, tới đời sống của
giới thuỷ sinh, dần theo thời gian nước sẽ được tự làm sạch, hệ sinh thái nước sẽ
được cân bằng trở lại. Đó là quá trình tự làm sạch của nước.
Có 3 quá trình tự làm sạch trong nước: tự làm sạch vật lý, tự làm sạch hóa học, tự
làm sạch sinh học. Quá trình tự làm sạch sinh học xảy ra thường xuyên và mạnh mẽ
nhất, quá trình này quyết định mức độ tự làm sạch toàn diện của nước. Quá trình tự
làm sạch sinh học xảy ra do động vật, thực vật và vi sinh vật, trong đó vi sinh vật
đóng vai trò quan trọng nhất. Như vậy, quá trình tự làm sạch nước thải gồm ba giai
đoạn .
 Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bào vi sinh vật.
 Khuếch tán và hấp thu các chất ô nhiễm nước qua màng bán thấm vào trong tế
bào vi sinh vật
 Chuyển hóa các chất này trong nội bào để sinh ra năng lượng và tổng hợp các
vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật.
Các giai đoạn này có mối liên quan rất chặt chẽ và cần vai trò rất quan trọng của giới

thủy sinh.
- Vi khuẩn đóng vai trò chủ yếu trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ. Chúng
có khả năng phân huỷ chất hữu cơ bất kỳ nào có trong tự nhiên, các chất đường bột,
protein, chất béo sẽ sớm được phân huỷ, xenlulozo, hemixenlulozo bị phân huỷ
muộn hơn, cao su, chất dẻo, chất hoá học tổng hợp bị phân huỷ chậm và rất chậm (có
khi đến vài chục hoặc hàng trăm năm). Các chất hữu cơ hidratcacbon, protein, chất
béo cùng với nguồn nito, phospho…là thức ăn dinh dưỡng của vi khuẩn. Bản thân tế
bào vi khuẩn, kể cả vi khuẩn gây bệnh là nguồn thức ăn cho nguyên sinh động vật.
Trong quá trình sống của vi khuẩn, CO
2
được sinh ra là nguồn cacbon dinh dưỡng
cho tảo và các loài thực vật nổi khác.
- Tảo và các loài thực vật nổi khác sử dụng các chất khoáng, trong đó có CO
2
cùng NH
4
do vi khuẩn tạo thành, để phát triển tăng sinh khối và thải ra oxi. Oxi phân
tử này làm giàu oxi hoà tan trong nước tạo thuận lợi cho vi khuẩn hiếu khí phát triển
SVTH Phạm Thị Huệ
18
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
và được sử dụng vào các phản ứng oxi hoá khử trong quá trình phân huỷ hiếu khí các
chất hữu cơ. Thực vật phù du, trong đó có tảo là thức ăn cho động vật nguyên sinh và
tôm cá nhỏ.
- Các thực vật bậc cao hơn như rong, rêu, cỏ lác, rau ngổ, các loại bèo v.v…cũng
tham gia vào chu trình này, khử các sản phẩm phân huỷ từ các chất hữu cơ do vi
khuẩn, sử dụng CO
2
cùng với nguồn amon, phosphat để tăng sinh khối và thải oxi.
- Động vật phù du ăn thực vật phù du và vi khuẩn, đồng thời cũng tham gia phân

huỷ các chất hữu cơ. Chúng có thể tách các chất lơ lửng ra khỏi nước và làm cho
nước trong. Chúng làm giảm lượng oxi hoà tan trong nước.
- Cá ăn các loại động vật, thực vật phù du. Cá lớn lại ăn cá bé. Người ăn cá và
chất thải của người có thể lại làm bẩn nước.
Quá trình tự làm sạch của nước là quá trình có giới hạn, khi số lượng vi sinh vật
tăng dần lên trong nước thải thì khả năng tự làm sạch sinh học sẽ diễn ra mạnh mẽ,
nước dần sẽ trở lại trạng thái bình thường. Tuy nhiên, khi nguồn nước bị ô nhiễm
nghiêm trọng và liên tục được thải vào các lưu vực tự nhiên thì sẽ làm thay đổi toàn
bộ hệ sinh thái trong nước, hàm lượng chất hữu cơ cao trong nước thải sẽ làm giảm
lượng oxy hòa tan, ức chế sự phát triển của vi sinh vật và các sinh vật khác trong môi
trường nước. Vi sinh vật không thể xử lý chất ô nhiễm kịp dẫn đến mất khả năng tự
làm sạch. Nước dần bị ô nhiễm nặng. Vì vậy, cần phải có biện pháp xử lý nước thải ô
nhiễm, trước khi đưa chúng vào nguồn nước
2.4 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT CỦA VI SINH VẬT TRONG
NƯỚC THẢI
Khi nước thải mới ra khỏi nhà máy, hàm lượng vi sinh vật thường không
nhiều. Sau một thời gian, những nhóm vi sinh vật thích nghi được với đặc trưng của
nước thải sẽ phát triển mạnh, số lượng và số loài dần phong phú hơn.
Quá trình trao đổi chất ở vi sinh vật trong nước thải gồm hai quá trình cơ bản
là quá trình đồng hóa và quá trình dị hóa. Quá trình đồng hóa xảy ra bên trong tế bào
vi sinh vật, là quá trình cần năng lượng để tổng hợp những sản phẩm cấu thành sinh
khối tế bào. Năng lượng cho quá trình đồng hóa được lấy từ các phân tử cao năng
như ATP, ADP , từ quá trình dị hóa hoặc từ các chất dự trữ khác trong tế bào. Quá
SVTH Phạm Thị Huệ
19
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
trình dị hóa có thể xảy ra bên trong và bên ngoài tế bào vi sinh vật, là quá trình phân
hủy các chất nhằm cung cấp năng lượng, nguyên vật liệu cho quá trình đồng hóa.
Mặt khác, tế bào vi sinh vật thường không chứa nhiều hợp chất hóa học giàu
năng lượng. Do đó, vi sinh vật cần phải nhận thêm các nguồn năng lượng từ bên

ngoài như năng lượng của ánh sáng mặt trời ở nhóm vi sinh vật tự dưỡng quang
năng, năng lượng sinh ra từ quá trình oxy hóa các chất ở nhóm vi sinh vật tự dưỡng
hóa năng. Đối với các nhóm vi sinh vật dị dưỡng carbon, chúng sử dụng năng lượng
từ quá trình chuyển hóa các hợp chất carbon hữu cơ trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ
khí.
Trong quá trình chuyển hóa vật chất, vi sinh vật luôn luôn ưu tiên sử dụng các
vật chất dễ chuyển hóa trước, sau đó mới sử dụng đến các vật chất khó chuyển hóa
hơn. Do đó, đường cong sinh trưởng của vi sinh vật trong nước thải là đường cong
sinh trưởng kép.
Hình 2.2 Đường cong sinh trưởng kép của vi sinh vật trong nước thải
Nguồn: Nguyễn Đức Lượng (2003), Công nghệ xử lý nước thải
Ghi chú :
1 : Giai đoạn thích nghi ban đầu
1’: Giai đoạn thích nghi với saccharose
1’’ Giai đoạn thích nghi với tinh bột
2 : Giai đoạn tăng trưởng ban đầu
2’: Giai đoạn tăng trưởng khi sử dụng saccharose
SVTH Phạm Thị Huệ
20
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
2’’ Giai đoạn tăng trưởng khi sử dụng tinh bột
3 : Giai đoạn cân bằng
4 : Giai đoạn suy vong.
A : Đường cong sinh trưởng kép
B : Đường cong sinh trưởng đơn.
Hình 2.3 Quá trình chuyển hóa vật chất của vi sinh vật
Nguồn: Nguyễn Đức Lượng (2003), Công nghệ xử lý nước thải
2.5 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NITƠ TRONG NƯỚC THẢI
Trong nước thải, nitơ thường tồn tại ở ba dạng: nitơ hữu cơ, ammoniac và
dạng oxy hóa (nitrite, nitrate). Nếu nước chứa hầu hết các hợp chất nitơ hữu cơ,

amoniac hoặc NH
4
OH, thì chứng tỏ nước bị ô nhiễm. NH
3
trong nước sẽ gây ngộ độc
với các và sinh vật trong nước. Nếu trong nước có hợp chất nitơ chủ yếu là nitrite
(NO
2
-
) là nước bị ô nhiễm một thời gian dài hơn. Nếu nước chứa chủ yếu là hợp chất
nitơ ở dạng nitrate (NO
3
-
) chứng tỏ quá trình phân hủy kết thúc. Tuy vậy, các nitrate
chỉ bền ở điều kiện hiếu khí, khi ở điều kiện thiếu khí hoặc kỵ khí các nitrate dễ bị
khử thành N
2
O, NO và nitơ phân tử tách khỏi nước bay vào không khí. Nếu nitrate ở
trong nước cao có thể gây ngộ độc cho người.
SVTH Phạm Thị Huệ
21
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
Amoniac (NH
3
) ở trong nước thải tồn tại dạng NH
3
và NH
4
+
( NH

4
OH,
NH
4
NO
3,
(NH
4
)
3
SO
4
…) tùy thuộc vào pH của nước vì NH
3
là một bazơ yếu. NH
3
và
NH
4
+
có vai trò thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng hóa. Tính độc của NH
3
cao hơn ion
amon NH
4
+
. Ở nồng độ 0.01 mg/l, NH
3
đã gây ngộ độc cho cá. Trong nước mặt tự
nhiên vùng không ô nhiễm có hàm lượng amon (<0.05ppm), nước thải công nghiệp

có hàm lượng amon 10 ÷ 100mg/l.
NH
3
trong nước thải là sản phẩm của quá trình amon hóa nhờ các vi sinh vật.
Chúng phân hủy các hợp chất N hữu cơ, giúp làm giảm ô nhiễm chất hữu cơ trong
nước, đồng thời sản phẩm NH
3
là nguồn cung cấp nitơ cho một số loài khác không
có khả năng tham gia quá trình amon hóa. Số lượng các vi sinh vật này trong nước
thải rất khác nhau, tùy thuộc vào nguồn gốc và thành phần loại nước thải.
NH
3
và ion NH
4
+
sẽ được chuyển thành dạng đạm nitrite (NO
2
-
) và nitrate
(NO
3
-
) nhờ hoạt động của vi khuẩn nitrite và nitrate hóa. Các chất này là nguồn cung
cấp đạm cho nguồn nước. Vi khuẩn tham gia quá trình này gồm các loài:
Nitrosomonas europara, Nitrobacter, Nitrosococcus sp. , Nitrospina gracilic và
Nitrosococcus mobilis. Vi khuẩn nitrate hóa phân bố rất ít trong môi trường nước
sạch, nghèo dinh dưỡng, trong các môi trường nước giàu dinh dưỡng số lượng của
chúng có nhiều hơn, nhưng cao nhất cũng chỉ khoảng 10 tế bào/ml nước. Quá trình
nitrate hóa chỉ xảy ra khi có mặt của oxy, nghĩa là trong môi trường thóang khí, còn
trong môi trường yếm khí với sự có mặt của các hydrat carbon sẽ xảy ra quá trình

ngược lại với quá trình nitrate hóa đó là quá trình phản nitrate hóa. Quá trình này khử
nitrate qua nitrite thành NO, N
2
O, NH
2
OH, NH
3
và N
2
.
Trong nước tự nhiên nồng độ nitrate thường nhỏ hơn 5mg/l. Vùng bị ô nhiễm
do chất thải hoặc phân bón hàm lượng nitrate trên 10mg/l làm cho rong tảo dễ phát
triển, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và nước nuôi trồng thủy sản. Đối
với thủy vực, quá trình phản nitrate thường không có lợi ví nó làm mất nitơ và tạo
thành các chất độc đối với thủy sinh vật như NH
3
, NO
2
-
. Tuy nhiên, trong xử lý nước
thải, đây lại là một quá trình quan trọng giúp loại bỏ bớt hàm lượng nitơ trong nước
thải.
SVTH Phạm Thị Huệ
22
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
Hình 2.4 Chu trình Nitơ trong nước thải
2.6 HỆ VI SINH VẬT TRONG NƯỚC THẢI
2.6.1 Vi khuẩn
Vi khuẩn là nhóm vi sinh vật có mặt trong hầu hết các loại nước thải. Đối với
nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như nước thải từ các nhà máy chế biến thịt,

thủy sản, tinh bột thành phần và số lượng các loài vi khuẩn là phong phú và đa
đạng nhất. Vi khuẩn tham gia nhiều quá trình chuyển hóa, từ các hợp chất hữu cơ
SVTH Phạm Thị Huệ
23
Sông, suối, nước mưa, nước thải
có chứa Nitrate và Ammoniac
N
2
O
NO
3
N
2
ONO
2
NH
4
N
2
Thực vật phù du
Động vật phù du
Cá
Cố định đạm
Vi khuẩn
Bài tiết
Nitrate hóa
Sinh trưởng
Sinh trưởng
Bùn đáy
NO

2
yếm khí
Detritus
+
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
đến vô cơ, từ các chất dễ phân hủy đến các chất độc hại. Các quá trình này nhờ hệ
enzyme phong phú và chuyên biệt của mỗi nhóm, mỗi loài vi khuẩn. So với động vật
và thực vật thì vi khuẩn có tính thích nghi cao hơn, nhiều loài có khả năng tự điều
chỉnh quá trình trao đổi chất trong những điều kiện sống không thuận lợi. Bên cạnh
đó, vi khuẩn có tốc độ trao đổi chất nhanh. Trong một ngày đêm chúng có thể
chuyển hóa một khối lượng vật chất gấp hàng ngàn lần khối lượng của chúng. Chính
vì thế, vi khuẩn là nhóm vi sinh vật có nhiều tiềm năng nhất trong công nghệ xử lý
nước thải.
2.6.2 Nấm men
Nấm men chủ yếu có trong các lại nước thải chứa đường như nước thải nhà
máy rượu, bia, nhà máy đường … Nấm men có thể phát triển trong môi trường chỉ
chứa 1% hàm lượng đường nhưng khả năng chuyển hóa các hợp chất như protein,
tinh bột rất kém, thậm chí có rất nhiều loài không có khả năng chuyển hóa các hợp
chất như protein, hydratcarbon có trong nước thải.
Đặc điểm quan trọng là khi nấm men phát triển trong môi trường nước thải có
chứa đường bao giờ cũng có mặt các vi khuẩn tạo acid như acid lactic và acid acetic.
Mặt khác nấm men thường tạo ra những sản phẩm độc hại với các vi sinh vật khác,
khi tế bào nấm men chết đi sẽ làm trầm trọng thêm quá trình ô nhiễm, nước thải sẽ
có mùi hôi thối khó chịu.
2.6.3 Tảo đơn bào
Tảo đơn bào cũng là vi sinh vật phổ biến trong nước ô nhiễm và nước thải.
Tảo thuộc nhóm từ dưỡng quang năng, ưa môi trường nước có tính kiềm yếu, phát
triển mạnh trong môi trường có CO
2
hòa tan. Trong quá trình phát triển, tảo cung cấp

oxi cho môi trường, các chất kháng sinh tiêu diệt mầm bệnh, cạnh tranh nguồn thức
ăn của vi sinh vật gây bệnh và là mắt xích rất quan trọng trong chuỗi và lưới thức ăn
cho nhiều loài khác. Cùng với vi khuẩn và nấm men, tảo cũng được sử dụng như một
tác nhân xử lý môi trường.
2.6.4 Những vi sinh vật khác
Virus: là loài vi sinh vật nhỏ bé nhất trong giới vi sinh vật và hầu như bị tiêu
diệt trong môi trường nước ô nhiễm hoặc nước thải. Virus chỉ tồn tại khi xâm nhập
được vào tế bào sống như tế bào vi khuẩn. Khi đó, trong chu trình phát triển, chúng
SVTH Phạm Thị Huệ
24
Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ
sẽ phá hủy tế bào vi khuẩn để nhân lên và phát tán ra môi trường xung quanh. Nếu
quá trình làm tan tế bào này xảy ra trên những vi khuẩn có lợi thì quá trình tự làm
sạch nước ô nhiễm và nước thải sẽ chậm lại.
Nguyên sinh động vật: thường phát triển ở vùng đáy nguồn nước, trong đó
thấy nhiều nhất là amip, trùng đế giày, thủy tức và trùng roi. Các loài nguyên sinh
động vật thường chịu được các loại độc tố rất cao. Do đó việc loại bỏ chúng cũng
gặp rất nhiều khó khăn.
Hình 2.5 Hệ vi sinh vật trong nước thải
SVTH Phạm Thị Huệ
25