Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong nước thải thủy sản bằng công nghệ MBBR (moving bed biofilm reactor) sử dụng giá thể trên cơ sở PVA gel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

LƯU TRỌNG THÔNG
“NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ
TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR
(MOVING BED BIOFILM REACTOR)
SỬ DỤNG GIÁ THỂ TRÊN CƠ SỞ PVA GEL’’

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Đà Nẵng-Năm 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

LƯU TRỌNG THÔNG
“NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ
TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR
(MOVING BED BIOFILM REACTOR)
SỬ DỤNG GIÁ THỂ TRÊN CƠ SỞ PVA GEL’’

Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
Mã số: 8520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:
TS. Phan Thế Anh

Đà Nẵng-Năm 2022


LỜI CẢM ƠN
Với hơn hai năm trên giảng đường cao học, dưới sự chỉ dạy tận tình của
q thầy cơ, tôi đã nhận được những kiến thức quý báu và luận văn này là kết
quả sau chặng đường dài được học tập dưới ngôi trường này. Đề tài này đã
được tơi thực hiện trong năm 2022 tại Phịng thí nghiệm Polymer, trường Đại
học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
Tôi xin dành những lời cảm ơn đầu tiên và sâu sắc nhất gửi đến thầy TS.
Phan Thế Anh – người đã tận tình quan tâm, hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện tốt nhất để đề tài của tôi được hồn thành. Tiếp đến, tơi xin bày tỏ
lịng biết ơn của tơi đến PGS.TS. Đồn Thị Thu Loan là giáo viên chủ nhiệm
của lớp với sự quan tâm và thầy Nguyễn Kim Sơn tạo điều kiện trong quá trình
thực hành thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Bách Khoa Đà
Nẵng, Ban chủ nhiệm khoa Hóa và các thầy cơ trong khoa, trong trường đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi nhất để nghiên cứu. Bên cạnh đó, tơi xin tỏ lịng biết
ơn của mình đến các thầy cơ trong khu Thí nghiệm Hóa đã nhiệt tình chỉ bảo,
dạy dỗ tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Hơn nữa, tơi xin cảm ơn đến các anh chị cao học, anh chị khóa trên và bạn
bè trong khoa vì sự quan tâm, giúp đỡ và động viên cũng như những ý kiến
đóng góp, các thảo luận trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tơi cũng xin dành
tình cảm đặc biệt đến gia đình, người thân và những người bạn của tôi. Những
người đã luôn luôn mong mỏi, động viên, cổ vũ tinh thần và tiếp sức cho tôi
thêm nghị lực trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng những hạn chế về thời gian, kinh nghiệm
cũng như kiến thức, trình độ nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Mặc dù
được sự giúp đỡ của nhiều người, nhưng với lượng kiến thức còn hạn chế nên
chắc chắn luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tơi mong nhận

được những ý kiến đóng góp chân thành của các Thầy Cô, anh chị và các bạn
để luận văn tốt hơn cũng như để nâng cao kiến thức của mình. Tơi rất mong
nhận được sự thơng cảm và sự góp ý của q thầy cơ để đề tài có hướng tiến
bộ vươn xa hơn. Tơi xin chân thành cảm ơn.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Cuối cùng, tôi xin cảm ơn sự tài trợ của Vingroup vì “Lưu Trọng Thơng
được tài trợ bởi Tập đồn Vingroup – Công ty CP và hỗ trợ bởi chương trình
học bổng đào tạo thạc sĩ, tiến sĩ trong nước của Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup
(VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn (VinBigdata), mã số
VINIF.2020.ThS.76”.

Đà Nẵng, ngày 28 tháng 05 năm 2022

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận văn này là hoàn toàn trung
thực và chưa từng được sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ cơng trình nào
khác.

Tác giả

Lưu Trọng Thơng

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................ 1
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước ............................................. 2
1.3. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................... 3
1.4. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 3
1.5. Ý nghĩa thực tiễn và khoa học của đề tài ................................................ 3
1.5.1. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................... 3
1.5.2. Ý nghĩa khoa học ............................................................................... 4
1.6. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 4
1.6.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................... 4
1.6.2. Nguyên liệu ....................................................................................... 4
1.6.3. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ............................................................. 4
1.6.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 5
1.6.5. Nội dung nghiên cứu ......................................................................... 5
1.7. Bố cục luận văn thạc sĩ............................................................................ 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ..................................................... 7
1.1. Tổng quan về nước thải thủy sản và công nghệ xử lý ........................... 7
1.1.1. Nước thải thủy sản............................................................................. 7
1.1.2. Các công nghệ xử lý nước thải thủy sản ........................................... 9
1.1.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học .................................. 10

1.2. Tổng quan về vật liệu làm giá thể........................................................ 16
1.2.1. PVA gel ........................................................................................... 20
1.2.2. Xốp polyurethane (PU) ................................................................... 23
1.3. Tổng quan công nghệ xử lý nước thải MBBR ...................................... 25
1.3.1. Giới thiệu về công nghệ MBBR ...................................................... 25
1.3.2. Ưu điểm của công nghệ MBBR ...................................................... 25
1.3.3. Phạm vi áp dụng .............................................................................. 26

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ...................................................................... 27
2.1. Nguyên liệu và thiết bị dụng cụ ............................................................ 27
2.2. Tổng hợp vật liệu .................................................................................. 27
2.2.1. Thủy phân PVA ............................................................................... 27
2.2.2. Biến tính xốp PU bằng PVA gel (PU-PVA) ................................... 28
2.2.3. Vật liệu PVA gel ............................................................................. 28
2.3. Các phương pháp xác định đặc trưng vật liệu ....................................... 28
2.3.1. Xác định hàm lượng nước trong vật liệu gel ................................... 28
2.3.2. Xác định lượng PVA bám trên xốp PU ........................................... 28
2.3.3. Xác định khối lượng riêng của vật liệu gel ..................................... 29
2.3.4. Xác định kích thước và sự phân bố lỗ xốp ...................................... 29
2.3.5. Xác định diện tích bề mặt riêng theo BET ...................................... 29
2.4. Xác định hiệu quả xử lý nước thải ........................................................ 30
2.4.1. Mơ hình thí nghiệm ......................................................................... 30
2.4.2. Vật liệu giá thể ................................................................................ 31
2.4.3. Nước thải đầu vào............................................................................ 32
2.4.4. Nội dung thí nghiệm ........................................................................ 32

2.4.5. Phương pháp phân tích chỉ tiêu nước thải ....................................... 34
2.5. Các chỉ tiêu phân tích ............................................................................ 34
2.5.1. Đo pH .............................................................................................. 34
2.5.2. Đo chỉ số thể tích bùn (SVI)............................................................ 35
2.5.3. Đo hàm lượng chất rắn lơ lững trong chất lỏng (MLSS) ................ 35
2.5.4. Thực nghiệm COD .......................................................................... 35
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 37
3.1. Đặc trưng của vật liệu làm giá thể......................................................... 37
3.2. Hiệu quả xử lý nước thải ....................................................................... 42
3.2.1. Chất lượng nước thải đầu vào ......................................................... 42
3.2.2. Quá trình tạo màng sinh học trong giai đoạn thích nghi ................. 43
3.2.3. Điều kiện vận hành của mơ hình thí nghiệm................................... 45
3.2.4. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ ............................................................. 47
3.2.5. Hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng ...................................................... 48

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3.2.6. Hiệu quả của mơ hình có sử dụng giá thể PU-PVA gel .................. 50
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 51
KIẾN NGHỊ .................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 53
Commented [p1]: Các đề mục a, b, c, d …em khơng thể
hiện nó trong phần Mục lục này

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC
THẢI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR (MOVING BED BIOFILM
REACTOR) SỬ DỤNG GIÁ THỂ TRÊN CƠ SỞ PVA GEL
Học viên: Lưu Trọng Thơng

Chun ngành: Kỹ thuật hóa học

Mã số: 8520301

Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Khóa: 40

Tóm tắt - Các vật liệu giá thể trên cơ sở PVA gel bao gồm: PVA gel và xốp PU thương mại được
biến tính bằng PVA gel (PU-PVA gel) đã được chế tạo và đánh giá các đặc trưng cần thiết của loại
vật liệu làm giá thể. Các vật liệu trên cơ sở PVA gel có kích thước lỗ xốp thích hợp để làm giá thể
sinh học trong xử lý nước thải, có khả năng cho vi sinh vật bám dính phát triển và có khối lượng
riêng khơng q khác biệt so với nước thuận lợi cho quá trình đối lưu trong mơ hình. Hiệu quả xử lý
chất hữu cơ và chất dinh dưỡng của các loại vật liệu giá thể trên cơ sở PVA gel cũng đã được khảo
sát và so sánh với các mẫu đối chứng. Kết quả thể hiện các loại vật liệu trên cơ sở PVA gel có khả
năng tăng hiệu suất cho mơ hình xử lý nước thải. Khi bổ sung khoảng 10% thể tích vật liệu PU-PVA
gel có thể tăng hiệu suất xử lý của mơ hình hơn 1,5 lần. Do nước thải được tạo ra từ cá nục xay mịn
có hàm lượng N-T và P-T không cao và do hạn chế về số lượng các chỉ tiêu được xác định (chỉ tập
trung 3 chỉ tiêu chủ yếu là COD, N-T và P-T) nên hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng của vật liệu giá
thể chưa thể hiện rõ và các thiếu thông tin để giải thích các kết quả thu được. Trong các nghiên cứu
tiếp theo sẽ chú ý đến hiệu quả xử lý Nitơ, Phốt-pho của loại vật liệu này.
Từ khóa - PVA gel; xốp PU; PU-PVA gel; cá nục; xử lý nước thải.
Abstract - The PVA gel-based materials gel include: PVA gel and commercial PU foam denatured

by PVA gel (PU-PVA gel) which has been fabricated and evaluated the necessary characteristics of
the material type as the body price. The materials based on PVA gel have a porous hole size suitable
for making biomechanical prices in wastewater treatment, capable for adhesion microorganisms to
grow and have their own mass not too different from the water favorable to convection processes in
the model. The organic and nutrient treatment effects of price materials based on PVA gels have also
been tested and compared with control samples. The results show that the materials based on PVA
gel can increase the performance for the wastewater treatment model. When supplemented with
about 10% of the volume of PU-PVA gel material can increase the processing efficiency of the model
by more than 1.5 times. Because the wastewater produced from finely ground fish has a low content
of N-T and P-T and due to limitations on the number of identified indicators (concentrated only 3
subpoints mainly COD, N-T and P-T), the nutrient treatment efficiency of the price material is not
clearly shown and the lack of information to explain the results obtained. In further studies will pay
attention to the nitrogen and phosphorus processing efficiency of this material.
Key words - PVA gel; PU foam; PU-PVA gel; guillotine fish; wastewater treatment.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Từ viết tắt
MLSS
SVI
UASB
MBBR
PU
PVA
SEM
TSS

COD
BOD
T-N
T-P
CBTS
DP
DO
MPN
HRT
XLNT
QCVN

Diễn giải
Mixed Liquor Suspended Solids - Hỗn hợp chất rắn lơ lửng
Sludge Volume Index - Chỉ số thể tích bùn
Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể xử lý sinh học dòng chảy
ngược
Moving Bed Biofilm Reactor – Giá thể màng sinh học di động
Polyurethane
Polyvinyl Alcohol
Scanning Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử quét
Turbidity & Suspended Solids -Tổng chất rắn lơ lửng
Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hóa học
Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa
Total Nitrogen – Tổng Nitơ
Total Phosphorus – Tổng phốt-pho
Chế biến thủy sản
Degree of Polymerizaion - Độ trùng hợp trung bình
Dissolved Oxygen – Oxy hịa tan
Most Probable Number - Đơn vị sử dụng trong xác định vi sinh

Thời gian lưu nước
Xử lý nước thải
Quy chuẩn Việt Nam

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

Commented [p2]: Một số từ chưa được thể hiện như
MLSS, SVI UASB, MBBR, PU, PVA…


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Số
hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1.

Thành phần nước thải chế biến thủy sản

8

1.2.

Tính chất của các vật liệu làm giá thể

18

2.1.

Các hóa chất sử dụng cho nghiên cứu

27

2.2.

Điều kiện vận hành của mơ hình khi khơng có vật liệu

33

2.3.

Các phương pháp và thiết bị sử dụng trong quá trình thực
nghiệm

34

2.4.

Tỉ lệ thể tích mẫu và hóa chất dùng trong phân tích COD

36

3.1.

Thông số kỹ thuật của vật liệu giá thể

42

3.2.

Đặc điểm nước thải đầu vào

43

3.3.

Điều kiện vận hành của mơ hình khi khảo sát hiệu quả của
vật liệu giá thể

47

3.4.

Các giá trị COD đầu vào và đầu ra khi mơ hình được bổ
sung các loại vật liệu làm giá thể khác nhau

48

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Số
hiệu
hình
vẽ

Tên hình vẽ

Trang

1.1.

Các loại giá thể khác nhau được sử dụng trong công nghiệp
xử lý nước thải

18

1.2.

PVA hydrogel được tổng hợp bởi bức xạ gama

22

1.3.

Cơ chế hình thành PVA hydrogel

23

1.4.

Mơ phỏng cơng nghệ MBBR

25

2.1.

Mơ hình thí nghiệm theo cơng nghệ MBBR

30

2.2.

Ảnh mơ hình thí nghiệm

31

2.3.

Q trình chạy thích nghi các vật liệu làm giá thể

32

3.1.

Vật liệu PVA gel tạo thành sau lạnh đông – rã đông (a),
PVA gel sau sấy thăng hoa (b) và ảnh SEM của PVA gel
(c)

37

3.2.

Ảnh kỹ thuật số của: xốp PU thương mại (a), vật liệu PUPVA gel (b) và vật liệu PU-PVA gel sau sấy thăng hoa (c);
ảnh SEM của: xốp PU (d) và PU-PVA gel (e)

38

3.3.

Ảnh SEM của vật liệu PVA gel ở độ phóng đại 300 lần

39

3.4.

Biểu đồ sự phân bố kích thước lỗ xốp của vật liệu PVA gel

40

3.5.

Ảnh SEM của vật liệu PU-PVA gel ở độ phóng đại 300 lần

40

3.6.

Biểu đồ sự phân bố kích thước lỗ xốp của vật liệu PU-PVA
gel

41

3.7.

Sự thay đổi màu sắc của vật liệu sau 15 ngày tạo màng sinh
học

44

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3.8.

3.9.

Ảnh SEM của xốp PU (a,b) và PU-PVA gel (c,d) sau 15
ngày tạo màng sinh học

45

Các chỉ tiêu nước thải khi mơ hình vận hành ở lưu lượng
đầu vào khác nhau

46

3.10. Hiệu quả xử lý dinh dưỡng khi có bổ sung vật liệu giá thể

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Commented [p3]: Vẫn còn thiếu ảnh SEM của mẫu PUPVA gel sẽ bổ sung sau

49

Lưu hành nội bộ


1

MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Thủy sản vốn được biết đến là ngành sản xuất quan trọng và là sinh kế gắn
liền với người dân Việt Nam. Trong đó hoạt động chế biến thủy sản chiếm một
tỷ trọng cao và đồng thời cũng thải ra một lượng nước lớn gây ô nhiễm môi
trường. Đặc trưng của nước thải thủy sản là chứa hàm lượng chất hữu cơ và
dinh dưỡng cao; có lưu lượng thay đổi theo mùa, theo tháng thậm chí trong
cùng ngày nên dễ gây quá tải cho các hệ thống xử lý nước thải.
Có nhiều cơng nghệ xử lý nước thải thủy sản đã và đang được áp dụng trên
thế giới, chủ yếu là ứng dụng giải pháp sinh học để xử lý các hợp chất hữu cơ
dễ phân hủy trong thành phần nước thải. Phương pháp thiếu khí ít được quan
tâm do thời gian xử lý kéo dài, thích hợp cho những nơi có diện tích rộng lớn.
Phương pháp xử lý hiếu khí và kỵ khí được áp dụng nhiều hơn, chủ yếu là hiếu
khí tăng cường (Aerotank) và kỵ khí cải tiến UASB (Upflow anaerobic sludge
blanket digestion) có ưu điểm là hiệu suất cao, thời gian xử lý ngắn. Nhưng cả
hai phương pháp này cũng có nhược điểm là: khơng có khả năng xử lý nước
thải bị ô nhiễm cao, tạo ra lượng bùn thải lớn và tính ổn định của hệ thống
thường khơng cao.
MBBR là từ viết tắt của cụm từ Moving Bed Biofilm Reactor (hình 1), là

q trình xử lý trong đó sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh dính bám
vào để sinh trưởng và phát triển, là sự kết hợp giữa Aerotank truyền thống và
lọc sinh học hiếu khí. Cơng nghệ MBBR là công nghệ mới nhất hiện nay trong
lĩnh vực xử lý nước thải vì tiết kiệm được diện tích và hiệu quả xử lý cao. Vật
liệu làm giá thể phải có tỷ trọng nhẹ đảm bảo điều kiện lơ lửng được. Các giá
thể này luôn chuyển động không ngừng trong tồn thể tích bể nhờ các thiết bị
thổi khí và cánh khuấy. Mật độ vi sinh ngày càng gia tăng, hiệu quả xử lý ngày
càng cao. Thông thường để q trình xử lý tốt, thể tích của MBBR <50% thể
tích bể là phù hợp nhất. [12,21]

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


2

1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước
Các nghiên cứu trong nước về cơng nghệ sinh học hiếu khí bùn hoạt tính
chủ yếu tập trung vào việc khảo sát khả năng hoạt động của hệ vi sinh vật trong
bùn khi điều kiện môi trường nước thải thay đổi. Trần Quang Lộc cùng nhóm
cộng sự đã nghiên cứu sự hình thành và phát triển của bùn hạt hiếu khí ở các
lưu lượng sục khí khác nhau trên bể phản ứng theo mẻ luân phiên [2]. Phan Thị
Hồng Ngân và các cộng sự nghiên cứu thích nghi bùn hoạt tính với mơi trường
có độ muối cao nhằm áp dụng xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản [3]. Việc sử
dụng vật liệu PVA gel làm giá thể chỉ được quan tâm khi công ty Kanso
Technos của Nhật Bản lắp đặt hệ thống pilot với thể tích 4 m3 có chứa 20 % thể
tích vật liệu PVA gel tại Cơng ty TNHH MTV Đồ Hộp Hạ Long để chống quá
tải cho bể Aerotank. Kết quả từ mơ hình cho thấy hiệu suất xử lý chất hữu cơ
lên đến 90% và cho chất lượng nước sau xử lý có COD ln nhỏ hơn 300 mg/L.

Trên cơ sở mơ hình pilot đó, mới đây trong luận văn thạc sĩ của mình về nghiên
cứu đánh giá hiệu quả xử lý thành phần hữu cơ bằng công nghệ giá thể chuyển
động PVA gel trong nước thải CBTS cũng tại Công ty TNHH MTV Đồ Hộp
Hạ Long, Phạm Thị Ái Kiều đã đưa ra kết luận: khi chưa có hạt PVA gel hiệu
suất tối đa loại bỏ thành phần hữu cơ tính theo BOD nằm trong khoảng 40%,
khi có hạt PVA gel thì hiệu suất loại bỏ lên đến trên 80%, hệ thống có thể làm
việc tới tải trọng hữu cơ theo thể tích ở mức cao lên đến 5 kg BOD 5/m3/ngày
với hiệu suất xử lý trên 50% và nồng độ BOD đầu vào trên 2000 mg/l, lượng
bùn sinh ra trong mơ hình sau khi bổ sung vật liệu giá thể chuyển động PVA
luôn thấp hơn lượng bùn sinh ra trong mơ hình khi chưa được bổ sung vật liệu
giá thể PVA [4]. Mới đây, trong nghiên cứu khả năng tăng tải trọng xử lý chất
hữu cơ của nước thải chế biến thủy sản bằng quá trình bùn hoạt tính với giá thể
PVA gel thương mại Trần Văn Quang cùng cộng sự đã đưa ra kết luận là với
tỷ lệ giá thể PVA gel 20% có thể tăng tải trọng xử lý chất hữu cơ (BOD5) hai
lần [5]. Một nghiên cứu khác của Tô Tiến Tài về vật liệu PVA gel làm giá thể
nhưng lại ứng dụng cho hệ thống xử lý nước thải bùn hoạt tính yếm khí (UASB)
cũng cho thấy hiệu quả của loại vật liệu này [6]. Có thể thấy vật liệu mao quản
làm giá thể chưa được tập trung nghiên cứu và sản xuất trong nước, các nghiên
cứu chỉ mới dừng lại ở việc sử dụng loại vật liệu này để khảo sát, so sánh hiệu
quả xử lý nước thải.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3

1.3. Tính cấp thiết của đề tài
Giá thể PVA gel có những tính năng ưu việt sau: (1) PVA là loại nhựa có

khả năng tương thích sinh học cao nên thuận lợi cho q trình phát triển bám
dính của vi sinh vật, (2) giá thể PVA-gel có cấu trúc mao quản liên thơng nên
sở hữu một diện tích bề mặt riêng lớn khoảng 2500 m 2/m3 [7] làm tăng mật độ
vi khuẩn cố định trên bề mặt đó. Cấu trúc liên thơng cịn tạo điều kiện thuận lợi
cho q trình khuếch tán hay vận chuyển oxy cũng như các chất hữu cơ cần
phân hủy đến vị trí tập trung vi khuẩn bên trong cấu trúc vật liệu, (3) nhựa PVA
có khả năng phân hủy sinh học khi được chôn trong môi trường đất nên được
đánh giá là loại nhựa thân thiện với mơi trường, (4) giá thể PVA-gel có khối
lượng riêng (d = 1,025 g/cm3) gần bằng nước nên thuận lợi cho q trình đối
lưu, (5) đường kính của các lỗ xốp mao quản dao động trong khoảng 4-20 µm
nên chỉ cho phép các vi khuẩn (có kích thước 0,3 - 5 µm [8]) chui vào bên trong
cấu trúc để phát triển.
Theo kết quả nghiên cứu ứng dụng đã chỉ ra: với việc sử dụng 20% thể tích
vật liệu PVA gel làm giá thể có thể đảm bảo duy trì hiệu suất xử lý chất hữu cơ
đến 90%, chất lượng nước sau xử lý có COD ln nhỏ hơn 300 mg/l và có khả
năng tăng tải cho hệ thống xử lý.
Từ những phân tích trên, chúng tơi đã chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá
hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong nước thải thủy sản bằng công nghệ MBBR
(Moving Bed Biofilm Reactor) sử dụng giá thể trên cơ sở PVA Gel”
1.4. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá được hiệu quả xử lý chất hữu cơ và chất dinh dưỡng của mơ hình
MBBR có sử dụng giá thể trên cơ sở PVA gel cho nước thải thủy sản.
1.5. Ý nghĩa thực tiễn và khoa học của đề tài
1.5.1. Ý nghĩa thực tiễn
Chất thải từ hoạt động thủy sản (thức ăn thừa, phân thủy sản và q trình
chuyển hóa dinh dưỡng) chính là nguồn gốc chủ yếu của các chất gây ô nhiễm
ở các trại thủy sản quản lý kém. Nitơ và photpho là những nguyên tố chủ yếu
trong chất thải bắt nguồn từ thức ăn. Nước thải mang theo một lượng lớn các
hợp chất nitơ, photpho và các chất dinh dưỡng khác gây nên sự nở rộ của vi

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4

khuẩn. Sự có mặt của các hợp chất hữu cơ và chất dinh dưỡng sẽ làm giảm oxy
hòa tan và tăng BOD, COD, amoniac và hàm lượng metan trong vực nước tự
nhiên. Như vậy việc loại bỏ các hợp chất trên ra khỏi nước thải là vấn đề cần
thiết và việc sử dụng công nghệ MBBR với giá thể trên cơ sở PVA gel sẽ mang
lại hiệu quả cao.
1.5.2. Ý nghĩa khoa học
Chứng minh được hiệu quả xử lý thành phần hữu cơ và chất dinh dưỡng
trong nước thải của các giá thể trên cơ sở PVA gel.
1.6. Nội dung nghiên cứu
1.6.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: vật liệu trên cơ sở PVA gel; nước thải có hàm
lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng cao từ nguồn thủy sản.
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Về thời gian: đề tài thực hiện trong 6 tháng
+ Về địa lý: các nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu ứng dụng được
tiến hành tại các phịng thí nghiệm thuộc trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
+ Về nghiên cứu khảo sát: khả năng xử lý nước thải của vật liệu trên cơ
sở PVA gel ở quy mô phịng thí nghiệm trên hệ thống vận hành liên tục.
1.6.2. Nguyên liệu
- Nguyên liệu nghiên cứu: poly(vinyl alcohol) của hãng Kuraray (Nhật
Bản) dùng để tổng hợp vật liệu giá thể trên cơ sở PVA gel và xốp PU dạng
thương mại dùng để biến tính với PVA gel.

- Các nguyên liệu sử dụng để xác định các chỉ số BOD, COD, SVI,
MLSS,…
1.6.3. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm
Các thiết bị, dụng cụ sẵn có tại phịng thí nghiệm của trường Đại học
Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng như: bình cầu, sinh hàn, máy khuấy từ có gia
nhiệt, tủ sấy, tủ đơng, máy hút chân không, bơm…

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


5

1.6.4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa và phương pháp kế thừa
các kết quả nghiên cứu được sử dụng trong phần nghiên cứu tổng quan lý
thuyết;
- Phương pháp thực nghiệm khoa học: phương pháp này để khảo sát sự
thay đổi tính chất của PVA gel khi thay đổi các điều kiện tổng hợp ban đầu.
Đây là phương pháp cơ bản thường được sử dụng cho quá trình nghiên cứu
thực nghiệm;
- Phương pháp phân tích hóa lý hiện đại; phân tích các chỉ tiêu của nước
thải thủy sản;
- Phương pháp thống kê, xử lý số liệu: Dựa trên các số liệu thực nghiệm
thu được để phân tích, xử lý và rút ra kết luận.
1.6.5. Nội dung nghiên cứu
a. Xác định các đặc trưng của vật liệu làm giá thể
Vật liệu làm giá thể trên cơ sở PVA gel sau khi tổng hợp được đem đi
đánh giá các đặc trưng có liên quan đến hiệu quả xử lý nước thải. Các đặc trưng

dự kiến cần xác định như: đo SEM để biết được kích thước và sự phân bố lỗ
xốp, xác định khối lượng riêng của vật liệu và xác định diện tích bề mặt riêng
theo phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt (BET).
b. Xác định thời gian thích nghi vật liệu
Khoảng thời gian thích nghi của vật liệu được đánh giá dựa trên sự thay
đổi màu sắc của vật liệu trong giai đoạn chạy thích nghi, biểu hiện tính nhờn ở
bề mặt vật liệu.
c. Xác định hiệu quả xử lý chất hữu cơ của mô hình có sử dụng vật liệu
PVA gel
Hiệu quả xử lý chất hữu cơ của mơ hình có sử dụng vật liệu giá thể trên
cơ sở PVA gel được khảo sát dựa trên hiệu suất xử lý chất hữu cơ và chất dinh
dưỡng ở mức lưu lượng nước thải đầu vào thay đổi và so sánh với thí nghiệm
khơng sử dụng vật liệu giá thể ở cùng nồng độ COD đầu vào. Các chỉ tiêu nước
thải dự kiến xác định là pH, COD, SVI, MLSS, BOD, N-T và P-T.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


6

d. Xác định hiệu quả xử lý chất hữu cơ của mơ hình có sử dụng vật liệu
PU biến tính PVA gel
Cách làm tương tự với vật liệu PVA gel nhưng thay bằng vật liệu PU
biến tính PVA gel. Các chỉ tiêu nước thải dự kiến xác định là pH, COD, SVI,
MLSS, BOD, N-T và P-T.
e. Xác định tải trọng xử lý chất hữu cơ của mơ hình khi bổ sung các
vật liệu làm giá thể
Từ các kết quả thu được đối với 2 loại vật liệu làm giá thể, sử dụng

phương pháp xử lý số liệu để xác định, so sánh hiệu quả và tải trọng xử lý chất
hữu cơ của từng loại.
1.7. Bố cục luận văn thạc sĩ
- Mở đầu
- Chương 1: Tổng quan lý thuyết
- Chương 2: Thực nghiệm
- Chương 3: Kết quả và thảo luận
- Kết luận

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Tổng quan về nước thải thủy sản và công nghệ xử lý
1.1.1. Nước thải thủy sản
Nước thải trong ngành chế biến thủy sản là nguồn nước thải từ nước rửa
nguyên liệu, sơ chế nguyên liệu, chế biến sản phẩm, các nguồn nước vệ sinh
nhà xưởng sản xuất, nước rửa máy móc thiết bị, dụng cụ sản xuất trong các
phân xưởng nhà máy chế biến thủy sản với thành phần như sau: BOD5 khoảng
800 - 2.000mg/l, có lúc đạt đến 4.500mg/l; COD khoảng 1.000 - 2.500mg/l, có
lúc đạt đến 5.000mg/l; chất rắn lơ lửng (TSS) khoảng 300 - 600mg/l; nitơ tổng
(T-N) khoảng 100 - 150mg/l; photpho tổng (T-P) khoảng 20-50mg/l; đặc biệt
vi sinh Coliforms thường lớn hơn 1.105 MPN/100ml, với lưu lượng khoảng 20
- 35 m3/tấn sản phẩm, đây là nguồn gây ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng
cần phải được xử lý đáp ứng quy chuẩn môi trường quy định [9].
Các chất hữu cơ chứa trong nước thải chế biến thủy sản chủ yếu là dễ bị

phân hủy sinh học. Trong nước thải chứa các chất như cacbonhydrat, protein,
chất béo,… khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong
nước do vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng độ
oxy hòa tan dưới 50% bão hịa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của
tơm, cá. Oxy hịa tan giảm khơng chỉ gây suy thối tài ngun thủy sản mà còn
làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước
cấp cho sinh hoạt và công nghiệp.
Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu
tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp
của tảo, rong rêu,… Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực
đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục
nguồn nước) và gây bồi lắng lịng sơng, cản trở sự lưu thơng nước và tàu bè,…
Nồng độ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ
các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng
thiếu oxy. Nếu nồng độ oxy giảm tới 0 gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh
hưởng tới chất lượng nước của thủy vực. Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt
nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới khơng có ánh sáng. Q trình
quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ngưng trệ. Tất cả các hiện tượng trên

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


8

gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thủy sinh, nghề nuôi
trồng thủy sản, du lịch và cấp nước. Amoniac rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ
rất nhỏ. Nồng độ làm chết tôm, cá từ 1, 2¸ 3 mg/l. Tiêu chuẩn chất lượng nước
ni trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ Amoniac không vượt

quá 1mg/l.
Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn
nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt. Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm
bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như
bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính,
…
Thành phần các chất ơ nhiễm trong nước thải của các loại hình CBTS
trình bày trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Thành phần nước thải chế biến thủy sản [5]
Nồng độ
Stt

Chỉ
tiêu

Đơn vị

Tôm

Cá da trơn

đông lạnh

(tra-basa)

Thủy sản đông
lạnh hỗn hợp

1

pH

-

6,5 – 9

6,5 – 7,0

5,5 – 9,0

2

TSS

mg/l

100 – 300

500 – 1,200

50 – 194

3

BOD5

mg/l

500 – 1500

500 – 1500

391 – 1539

4

COD

mg/l

800 – 2000

800 – 2500

694 – 2070

5

T-N

mg/l

50 – 200

100 – 300

30 – 100

6

T-P

mg/l

10 – 120

50 – 100

3 – 50

7

Dầu
và mỡ

mg/l

-

250 – 830

2,4 – 100

Các kết quả ở bảng trên cho thấy: thành phần nước thải phát sinh từ
CBTS chủ yếu là các chất hữu cơ (BOD 5 và COD), chất rắn lơ lửng, tổng nitơ
và photpho cao. Khả năng phân hủy sinh học cao thể hiện qua tỉ lệ BOD/COD,
tỷ lệ này thường dao động từ 0,6 đến 0,9. Ngoài ra, nước thải phát sinh từ chế
biến cá da trơn có nồng độ dầu và mỡ rất cao từ 250 đến 830 mg/l. Nồng độ

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


9

photpho trong nước thải chế biến tơm rất cao có thể lên đến trên 120 mg/l. Nếu
khơng có biện pháp kiểm sốt thỏa đáng sẽ gây ơ nhiễm đến nguồn tiếp nhận
là nước biển ven bờ và sự ô nhiễm mùi do quá trình thối rữa các chất hữu cơ
[10], [11].
1.1.2. Các công nghệ xử lý nước thải thủy sản
Một số biện pháp xử lý được áp dụng như vật lý (lắng, lọc, sử dụng tia cực
tím,…), hóa học (sử dụng ozon, các biện pháp kết tủa, kết bông,…), và sinh
học (sử dụng chế phẩm sinh học – probiotics, tận dụng bùn thải và nước thải
cho sản xuất nông nghiệp, xử lý bằng phương pháp hiếu khí, kị khí; xử lý bằng
hệ thực vật như sử dụng tảo hay các biện pháp hồ sinh học, hồ sục khí,…).
- Phương pháp xử lý cơ học (vật lý): Được dùng loại bỏ các tạp chất không
tan, bao gồm vô cơ lẫn hữu cơ trong nước thải. Phương pháp này thường được
ứng dụng ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý.
- Phương pháp xử lý hóa lý: Phương pháp này dựa trên cơ sở của quá trình
hấp thụ, keo tụ, tách ly, trao đổi ion, bay hơi hay cô đặc để loại bỏ vật chất vô
cơ và hữu cơ trong cả nước cấp và nước thải.
- Phương pháp xử lý hóa học: Sử dụng một số hố chất đưa vào mơi trường
nước thải, những hố chất này có thể tham gia oxy hố, q trình khử vật chất
ơ nhiễm hoặc trung hồ tạo chất kết tủa hoặc tham gia cơ chế phân hủy. Phương
pháp oxy hoá thường được sử dụng nhiều, bởi vì các hố chất có khả năng oxy
hố rất phổ biến trên thị trường. Trong q trình oxy hố, các chất gây ơ nhiễm
sẽ chuyển thành những chất ít ơ nhiễm hơn và tách ra khỏi nước.
- Phương pháp xử lý sinh học: Đây là phương pháp sử dụng khả năng sống
và hoạt động của vi sinh vật trong nước để phân hủy các chất gây ô nhiễm hữu

cơ trong nước. Những vi sinh vật này sử dụng một số hợp chất hữu cơ, chất
khoáng và muối dinh dưỡng làm nguồn thức ăn và tạo ra năng lượng cho chúng
phát triển. Phương pháp này thường được sử dụng để loại bỏ các hợp chất hữu
cơ hoà tan hoặc chất phân tán nhỏ, keo, hợp chất lắng tụ trên nền đáy. Sản phẩm
cuối cùng của phương pháp sinh học là CO 2, nước, nitơ, ion sulfat,… Tuỳ vào
tính chất hoạt động của vi sinh vật, q trình sinh học có thể xảy ra trong điều
kiện hiếu khí hoặc yếm khí.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


10

* Một số khái niệm được dùng trong quá trình sinh học xử lý nước
thải:
- Các q trình hiếu khí (Aerobic process hay oxic process): các quá trình
sinh học xảy ra trong điều kiện có mặt oxi [12].
- Các quá trình kị khí hay yếm khí (Anaerobic process): các q trình xử
lý sinh học xảy ra trong điều kiện khơng có oxi.
- Q trình thiếu khí hay thiếu oxy (Anoxic process): q trình chuyển hóa
nitrat thành nitơ trong điều kiện khơng cấp thêm oxy từ ngồi vào. Q trình
này cịn được gọi là q trình khử nitrat kỵ khí [13].
- Quá trình sinh học tùy tiện (Facultative process): là quá trình xử lý sinh
học trong đó quần thể sinh học có thể hoạt động trong điều kiện có oxi hoặc
khơng có oxi. Q trình này cịn gọi là q trình tự phát.
- Quá trình sinh trưởng lơ lửng: vi sinh vật sinh sản và phát triển trong các
bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong các bể xử lý sinh học. Các vi
sinh vật này tạo thành bùn hoạt tính có vai trị phân hủy các chất hữu cơ để xây

dựng các tế bào mới và tạo thành các sản phẩm cuối cùng như CO 2, H2O, NH3,
H2S, N2…
- Q trình sinh trưởng bám dính: trong q trình xử lý sinh học, các vi
sinh vật chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ và phát triển thành màng
(biofilm) dính bám hay gắn kết trên vật liệu trơ như đá, gỗ, sành sứ, chất dẻo.
Quá trình này cịn được gọi là q trình màng sinh học hay màng cố định, xảy
ra ở các cơng trình xử lý nước thải như lọc sinh học (biofilter), đĩa sinh học…
1.1.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
a. Điều kiện nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học
Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ có trong nước thải để tạo năng lượng
và tăng sinh khối. Do vậy, điều kiện đầu tiên và vô cùng quan trọng là nước
thải phải là môi trường sống của quần thể vi sinh vật để chúng phân hủy các
chất hữu cơ có trong nước thải. Các loại nước thải chứa những hợp chất hữu cơ
hòa tan dễ phân hủy sinh học như hidrocacbon, các dạng chất béo, protein, các
hợp chất chứa nitơ từ quá trình phân hủy protein cùng một số chất vô cơ như

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


11

H2S, các muối sunfit, amoniac và các hợp chất chứa nitơ khác thì thích hợp để
xử lý bằng phương pháp sinh học.
Để cho quá trình phân hủy sinh học xảy ra thuận lợi thì nước thải cần đạt
những yêu cầu sau:
- Khơng có chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vi sinh vật trong
nước thải. Trong số các chất độc phải chú ý đến hàm lượng ion kim loại nặng
có trong nước thải.

- Nước thải đưa vào xử lý sinh học có 2 thơng số đặc trưng là COD và
BOD. Tỉ số của hai thông số này phải là: COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5
phù hợp với xử lý sinh học (hiếu khí). Nếu giá COD lớn BOD nhiều lần, trong
đó có xenlulozo, hemi xenlulozo, protein, tinh bột chưa tan thì cần phải xử lý
sinh học kỵ khí trước khi xử lý hiếu khí [14], [15].
- Giá trị pH từ 6,5 đến 8,5 là giá trị pH tối ưu cho sự phát triển của vi
sinh vật. Nhiệt độ nước thải không được dưới 6oC và không quá 37oC.
- Nguồn cacbon trong các hợp chất hữu cơ là cơ chất dinh dưỡng và năng
lượng cho vi sinh vật. Các hợp chất hidrocacbon, protein, lipit hòa tan là nguồn
cơ chất rất tốt cho vi sinh vật. Bên cạnh đó N, P cũng là những nguyên tố dinh
dưỡng cần thiết đối với vi sinh vật.
- Trong trường hợp xử lý hiếu khí cần phải đảm bảo cung cấp đủ, liên
tục oxy sao cho lượng oxy hòa tan trong nước (DO) phải không nhỏ hơn 2 mg/l
[16], [17].
b. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật
Sự sinh trưởng của vi sinh vật bao gồm sự tăng kích thước, số lượng tế
bào (sinh sản), phát triển tăng khối lượng của quần thể vi sinh vật (tăng sinh
khối). Vi sinh vật sinh sản chủ yếu bằng cách phân đôi tế bào. Thời gian phân
cắt này thường gọi là thời gian sinh sản hoặc thời gian thế hệ. Chúng khơng thể
sinh sản vơ tận được vì q trình sinh sản phụ thuộc vào môi trường. Khi trong
môi trường, các chất dinh dưỡng bị cạn kiệt, pH và nhiệt độ thay đổi ra ngồi
các giá trị tối ưu thì sinh sản sẽ bị ngừng lại.
Trong môi trường, đặc biệt là mơi trường lỏng, như nước thải chẳng hạn,
xét q trình sinh trưởng không phải riêng một tế bào vi sinh vật riêng biệt mà

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

12

xét cả một nhóm tế bào hoặc một quần thể vi sinh vật. Quá trình sinh trưởng
của vi khuẩn được chia thành 5 giai đoạn [18], [19]:
(1) Giai đoạn làm quen (hay tiềm phát): Vi khuẩn vào môi trường chưa
sinh sản ngay và cần một thời gian làm quen với mơi trường, cần cảm ứng sinh
tổng hợp các enzim thích hợp với cơ chất.
(2) Giai đoạn phát triển theo hàm mũ: Các tế bào vi khuẩn sinh sản bằng
cách phân đôi tế bào đạt mức độ cao nhất theo tỷ lệ tái tạo tế bào. Tốc độ sinh
sản tính theo phần trăm là không đổi, giai đoạn này được đánh giá bởi thời gian
sinh trưởng tg (thời gian để tăng gấp đôi số lượng vi khuẩn tối thiểu).
(3) Giai đoạn chậm dần: Trong giai đoạn này, cơ chất dinh dưỡng trong
môi trường đã cạn gần hết cùng với sự biến mất một hay một vài thành phần
cần thiết cho sự sinh trưởng của vi khuẩn. Trong một số trường hợp, phát triển
chậm dần là do mơi trường tích tụ các sản phẩm ức chế được sinh ra trong quá
trình chuyển hóa chất trong tế bào vi khuẩn.
(4) Giai đoạn ổn định: Sự sinh trưởng dừng lại ngay cả khi các tế bào
vẫn cịn hoạt động chuyển hóa nào đó.
(5) Giai đoạn suy vong (hay phản ứng oxi hóa nội sinh): Ở giai đoạn này
các chất dinh dưỡng đã hết. Mật độ tế bào giảm do các tế bào già bị chết và tỷ
lệ chết cứ tăng dần lên. Tế bào vi khuẩn bị phân hủy nội sinh hoặc hô hấp nội
bào bị tự phân hủy.
Các giai đoạn và các phương trình biểu diễn sự phát triển từng giai đoạn
áp dụng cho cả mơi trường hiếu khí và kị khí. Giá trị các thơng số phụ thuộc
vào các lồi vi sinh vật, hàm lượng cơ chất và nhiệt độ, pH của môi trường vi
sinh vật sống [20].
c. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật
* Nồng độ các tạp chất hữu cơ
Nồng độ các chất hữu cơ, đặc biệt là các chất độc hại cần được hạn chế
vì chúng sẽ phá hủy tế bào của các vi sinh vật, thậm chí gây chết các lồi vi

sinh vật. Điều này cần lưu ý khi xử lý các loại nước thải cơng nghiệp thường
có các chất độc hại đối với vi sinh vật.
* Ảnh hưởng của kim loại nặng

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ