Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng xử lý tinh bột và ứng dụng xử lý nước thải sản xuất nui

-
1
-

CHƯƠNG 1
MỞ ðẦU
1.1 ðẶT VẤN ðỀ
Sự bùng nổ dân số cùng với tốc ñộ ñô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh chóng
ñã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống ở Việt Nam. Hầu hết sông hồ ở các
thành phố lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, nơi có dân cư ñông ñúc và
các khu công nghiệp lớn ñều bị ô nhiễm. Theo Báo cáo môi trường quốc gia năm
2009 của Bộ tài nguyên và môi trường, gần 70% trong số hơn một triệu m
3
nước
thải mỗi ngày từ các khu công nghiệp trong cả nước ñược xả thẳng ra các nguồn tiếp
nhận mà không qua xử lý, gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước mặt. Hậu quả
của tình trạng ô nhiễm gây này ảnh hưởng trực tiếp ñến hệ sinh thái và sức khỏe của
người dân trong khu vực, tỉ lệ mắc các bệnh liên quan như viêm màng kết, tiêu
chảy, ung thư … ngày càng tăng.
Trong các mặt hàng nông nghiệp xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, khoai mì
lát khô và tinh bột mì chiếm một tỷ lệ ñáng kể. Hiện nay cả nước có trên 500.000 ha
trồng khoai mì với sản lượng trên 8 triệu tấn/năm. Toàn quốc có 60 nhà máy chế
biến tinh bột mì có quy mô công nghiệp với tổng công suất chế biến mỗi năm hơn
nửa triệu tấn tinh bột mì
ñồng thời cũng thải ra lượng nước thải rất lớn. Bên cạnh
ñó, các nhà máy sản xuất thực phẩm ñược chế biến từ tinh bột như bún, bánh phở,
nui, hủ tiếu… cũng thải ra môi trường một lượng không nhỏ nước thải chưa qua xử
lý hoặc xử lý chưa ñạt yêu cầu cho phép. Nước thải từ các nhà máy sản xuất tinh bột
có hàm lượng chất hữu cơ cao, nếu không ñược xử lý trước, thì khi xả ra các ao hồ,
sông suối sẽ gây ô nhiễm môi trường nước, ñất và cả không khí, ảnh hưởng ñến con

người và sinh giới xung quanh. Cụ thể là việc rất nhiều nhà máy sản xuất tinh bột
mì như Vedan - ðồng Nai, Thanh Chương – Nghệ An, nhà máy tinh bột mì Pococev
- Thừa Thiên Huế, cơ sở chế biến tinh bột mì Ngọc Thạch - Bình Thuận … ñã bị
ñình chỉ hoạt ñộng do những ảnh hưởng nghiêm trọng từ việc xả nguồn nước thải
trực tiếp ra môi trường sống của người dân trong khu vực.
Công nghệ xử lý nước thải nói chung và nước thải sản xuất tinh bột nói riêng
ngày càng ñi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học. Các biện pháp sinh học cũng ñã

-
2
-

chứng minh hiệu quả xử lý triệt ñể hơn hẳn những biện pháp xử lý hóa lý khác. Hơn
nữa, ñối với ñặc trưng của nước thải sản xuất tinh bột là hàm lượng chất hữu cơ cao,
dễ phân hủy, giá trị BOD, COD cao thì việc xử lý bằng phương pháp sinh học là
một giai ñoạn không thể thiếu trong hệ thống xử lý.
Cơ sở của quá trình xử lý sinh học là dựa trên hoạt ñộng phân hủy các chất
hữu cơ gây ô nhiễm của vi sinh vật. Nhằm tìm hiểu về khả năng chuyển hóa các
chất hữu cơ của vi sinh vật trong nước thải sản xuất tinh bột và tuyển chọn một số
chủng vi sinh vật có tiềm năng ứng dụng trong các phương pháp xử lý sinh học
nước thải sản xuất tinh bột, chúng tôi tiến hành ñề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn một
số chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy tinh bột và ứng dụng trong xử lý nước
thải sản xuất nui”.

1.2 MỤC TIÊU CỦA ðỀ TÀI
Thử nghiệm khả năng xử lý tinh bột của một số chủng vi sinh vật phân lập
ñược từ nguồn nước thải của nhà máy chế biến tinh bột và ứng dụng chúng vào
phương pháp xử lý hiếu khí nước thải nhà máy sản xuất nui.

1.3 Ý NGHĨA CỦA ðỀ TÀI

Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học ñáp ứng ñược mục ñích ñưa dòng
thải vào vòng tuần hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải ñược xử lý và phân hủy theo
chu trình sinh học tự nhiên. Kết quả của quá trình xử lý là các chất thải ñược chuyển
hóa hoàn toàn thành dòng thải sạch (ñù tiêu chuẩn).
Trong quá trình xử lý này, con người không tác ñộng trực tiếp các biện pháp
lý hóa vào quy trình khép kín, do ñó lượng nước thải sau khi xử lý ñược ñưa vào tự
nhiên sạch hơn mà không bị biến ñổi thành phần tính chất.
Không dùng hoá chất xử lý nên hoàn toàn ñảm bảo chất lượng nước ñầu ra
không gây ảnh hưởng ñến sức khỏe con người và môi trường, tiết kiệm chi phí xử lý.





-
3
-

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP
2.1.1 Nguồn gốc vi sinh vật trong nước thải công nghiệp
Vi sinh vật có trong nước thải công nghiệp chủ yếu nhất từ nguồn nước thải
ñặc trưng cho từng nhà máy, từng loại hình sản xuất. Nước thải nhà máy rượu, nhà
máy bia giàu thành phần các loại nấm men; nước thải nhà máy thủy sản, thịt giàu
thành phần vi sinh vật phân hủy protein; nước thải nhà máy gỗ giàu thành phần vi
sinh vật phân hủy cellulose; nước thải nhà máy tinh bột giàu thành phần vi sinh vật
phân hủy tinh bột…
Bên cạnh ñó, vi sinh vật có trong nước thải công nghiệp là từ các quá trình sản
xuất như rửa nguyên liệu, vệ sinh nhà xưởng, máy móc thiết bị, từ nước thải sinh

hoạt của công nhân nếu nhà máy không có hệ thống thu gom, vận chuyển tách hai hệ
thống nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt riêng. Ngoài ra, vi sinh vật có
trong nước thải còn từ thiên nhiên, từ nước mưa, nước chảy tràn hòa chung vào hệ
thống nước thải của nhà máy.

2.1.2 Thành phần vi sinh vật trong nước thải công nghiệp
Nước thải các ngành công nghiệp khác nhau sẽ khác nhau về tính chất vật lý,
hóa học và tính chất sinh học, phụ thuộc vào quá trình hoạt ñộng ñặc trưng cho từng
nhà máy, từng loại hình sản xuất. ðiều này quyết ñịnh sự phát triển của vi sinh vật và
khả năng chuyển hóa vật chất của vi sinh vật. Trong nước thải công nghiệp, vi khuẩn
thường chiếm một số lượng lớn, ngoài ra còn chứa nhiều nấm men, virus, tảo ñơn
bào và nguyên sinh ñộng vật

2.1.2.1 Vi khuẩn
Vi khuẩn là nhóm vi sinh vật có mặt trong hầu hết các loại nước thải. ðối với
nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như nước thải từ các nhà máy chế biến thịt,
thủy sản, thực phẩm thành phần và số lượng các loài vi khuẩn là phong phú và ña
dạng nhất. Vi khuẩn tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa, từ các hợp chất hữu

-
4
-

cơ ñến vô cơ, từ các chất dễ phân hủy ñến các chất ñộc hại. Các quá trình này nhờ hệ
enzyme phong phú và chuyên biệt của mỗi nhóm, mỗi loài vi khuẩn. So với ñộng vật
và thực vật thì vi khuẩn có tính thích nghi cao hơn, nhiều loài có khả năng tự ñiều
chỉnh quá trình trao ñổi chất trong những ñiều kiện sống không thuận lợi. Bên cạnh
ñó, vi khuẩn có tốc ñộ trao ñổi chất nhanh. Trong một ngày ñêm 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.

2.1.2.2 Nấm men
Nấm men chủ yếu có trong các lại nước thải chứa ñường như nước thải nhà
máy rượu, bia, nhà máy ñường … Nấm men có thể phát triển trong môi trường chỉ
chứa 1% hàm lượng ñường. Tuy nhiên, khả năng chuyển hóa các hợp chất như
protein, tinh bột lại rất kém, thậm chí có nhiều loài không có khả năng chuyển hóa
các hợp chất như protein, hydratcarbon có trong nước thải.
ðặc ñiểm quan trọng là khi nấm men phát triển trong môi trường nước thải có
chứa ñường bao giờ cũng có mặt các vi khuẩn tạo ra các sản phẩm acid như acid
lactic và acid acetic. Mặt khác nấm men thường tạo ra những sản phẩm ñộc hại với
các vi sinh vật khác, khi tế bào nấm men chết ñi sẽ làm trầm trọng thêm quá trình ô
nhiễm, nước thải sẽ có mùi hôi thối khó chịu.

2.1.2.3 Tảo ñơn bào
Tảo ñơn bào cũng là vi sinh vật phổ biến trong nước ô nhiễm và nước thải.
Tảo thuộc nhóm tự 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 ñược sử dụng như một
tác nhân xử lý môi trường.



-
5
-

2.1.2.4 Những vi sinh vật khác
Virus: là loài 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
ñược vào tế bào sống như tế bào vi khuẩn. Trong chu trình phát triển, chúng sẽ phá
hủy tế bào vi khuẩn ñể 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 bị chậm lại.
Nguyên sinh ñộng vật: thường phát triển ở vùng ñáy của nguồn nước, trong
ñó thấy nhiều nhất là amip, trùng ñế giày, thủy tức và trùng roi. Các loài nguyên sinh
ñộng vật thường chịu ñược các loại ñộc tố rất cao. Do ñó việc loại bỏ chúng cũng
gặp rất nhiều khó khăn.

2.1.3 Chuyển hóa vật chất của vi sinh vật trong nước thải công nghiệp
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 ñược với ñặc trưng của
nước thải sẽ phát triển mạnh, số lượng và số loài dần phong phú hơn.
Quá trình trao ñổi chất ở vi sinh vật trong nước thải gồm hai quá trình cơ bản
là quá trình ñồng hóa và quá trình dị hóa. Quá trình ñồng hóa xảy ra bên trong tế bào
vi sinh vật, là quá trình cần năng lượng ñể tổng hợp những sản phẩm cấu thành sinh
khối tế bào. Năng lượng cho quá trình ñồng hóa ñược 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
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 ñồng hóa.
Mặt khác, tế bào vi sinh vật thường không chứa nhiều hợp chất hóa học giàu
năng lượng. Do ñó, 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. ðối 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 ñiều kiện hiếu khí hoặc kỵ

khí.

-
6
-

Trong quá trình chuyển hóa vật chất, vi sinh vật luôn luôn ưu tiên sử dụng các
vật chất dễ chuyển hóa trước, sau ñó mới sử dụng ñến các vật chất khó chuyển hóa
hơn. Do ñó, ñường cong sinh trưởng của vi sinh vật trong nước thải là ñường cong
sinh trưởng kép.

Hình 2.1 ðường cong sinh trưởng kép của vi sinh vật trong nước thải
(Nguồn: Nguyễn ðức Lượng (2003), Công nghệ xử lý nước thải)
Ghi chú :

1 : giai ñoạn thích nghi ban ñầu
1’: giai ñoạn thích nghi với saccharose
1’’ giai ñoạn thích nghi với tinh bột
2 : giai ñoạn tăng trưởng ban ñầu
2’: giai ñoạn tăng trưởng khi sử dụng saccharose
2’’ giai ñoạn tăng trưởng khi sử dụng tinh bột
3 : giai ñoạn cân bằng
4 : giai ñoạn suy vong.
A : ñường cong sinh trưởng kép
B : ñường cong sin trưởng ñơn
Thời gian

-
7
-

Hình 2.2 Quá trình chuyển hóa vật chất của vi sinh vật
(Nguồn: Nguyễn ðức Lượng (2003), Công nghệ xử lý nước thải)

2.2. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
2.2.1 Mục ñích của quá trình xử lý nước thải
Mục ñích quan trọng nhất của quá trình xử lý nước thải là làm giảm hàm
lượng chất hữu cơ, giảm bớt hoặc loại bỏ những chất ô nhiễm vi lượng khó phân hủy
sinh học và có thể gây ñộc. Mục ñích thứ hai là loại bỏ hoặc giảm bớt chất dinh
dưỡng N và P ñể giảm bớt ô nhiễm cho nguồn nước nhận và nước ngầm nếu nước
thải ñược ñổ ra ñất. Mục ñích thứ ba là loại bỏ hay bất hoạt những vi sinh vật gây
bệnh, virus và các ký sinh trùng có trong nước thải.
Một cách tổng quát, xử lý sinh học có thể chia thành hai nhóm phương pháp
lớn:
- Nhóm các phương pháp hiếu khí: sử dụng những vi sinh vật hiếu khí hoạt
ñộng trong ñiều kiện cung cấp oxy.
- Nhóm các phương pháp kỵ khí: sử dụng những vi sinh vật kỵ khí hoạt
ñộng trong ñiều kiện không có oxy.


-
8
-

Bảng 2.1 Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu
(ðỗ Hồng Lan Chi - Lâm Minh Triết (2005), Vi sinh vật môi trường)
Loại Tên Mục ñích
Xử lý hiếu khí
Tăng trưởng lơ lửng

Tăng trưởng dính
bám

Quá trình bùn hoạt tính
Hồ/mương oxy hóa
Bể lọc sinh học có lớp
vật liệu lọc ngập nước
Bể lọc sinh học có lớp
vật liệu không ngập
nước


Loại bỏ BOD carbon,
nitrat hóa
Loại bỏ BOD carbon,
nitrat hóa
Loại bỏ BOD carbon,
nitrat hóa
Loại bỏ BOD carbon,
nitrat hóa
Xử lý kỵ khí
Tăng trưởng lơ lửng

Tăng trưởng dính
bám
Bể phân hủy kỵ khí
UASB
Lọc kỵ khí

Ổn ñịnh, loại bỏ BOD
Ổn ñịnh, loại bỏ BOD
Ổn ñịnh chất thải, loại bỏ
BOD
Hồ sinh học
Hồ hiếu khí
Hồ kỵ khí

Hồ tùy tiện
Hồ bậc ba
Loại bỏ BOD
Loại bỏ BOD, ổn ñịnh
chất thải
Loại bỏ BOD
Loại bỏ BOD, nitrat hóa

2.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý sinh học
Cơ sở lý thuyết của các phương pháp xử lý sinh học là quá trình chuyển hóa
vật chất, quá trình tạo cặn lắng và quá trình tự làm sạch nguồn nước của các vi sinh
vật có trong tự nhiên nhờ khả năng chuyển hóa ñược rất nhiều nguồn cơ chất khác
nhau có trong nước thải.
Các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước
thải tiếp xúc với tế bào vi sinh vật, sau ñó các quá trình chuyển hóa vật chất diễn ra

-
9
-

với ba giai ñoạn chính: (i) chuyển các vật chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào
vi sinh vật, (ii) khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch

nồng ñộ bên trong và bên ngoài tế bào, (iii) chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh
vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.
Trong các nguồn nước luôn xảy ra quá trình amon hóa chất hữu cơ nhờ các vi
khuẩn amon hóa có enzyme protease ngoại bào phân hủy protein thành các hợp chất
ñơn giản hơn là polypeptide, oligopeptide. Các chất này hoặc tiếp tục phân hủy thành
các acid amin nhờ enzyme peptidase ngoại bào hoặc ñược tế bào vi khuẩn hấp thụ rồi
sau ñó ñược phân hủy tiếp thành các acid amin trong tế bào. Một phần các acid amin
ñược tế bào vi khuẩn sử dụng ñể tổng hợp protein tạo sinh khối. Một phần các acid
amin theo các con ñường phân giải khác nhau ñể tạo ra NH
3
, CO
2
và các sản phẩm
trung gian khác. Với các protein có chứa sulfure, nhờ enzyme desulfurase của nhóm
vi khuẩn lưu huỳnh và các nhóm dị dưỡng hiếu khí khác, sẽ bị phân hủy tạo thành
H
2
S.
Theo con ñuờng thủy phân trong ñiều kiện hiếu khí, các vi khuẩn
Pseudomonas, Bacillus, Actinomyces … và các loài nấm men chuyển hóa nhanh tinh
bột thành ñường. Sản phẩm ñường này một phần bị phân hủy thành CO
2
cùng các
sản phẩm khác, một phần ñược chuyển hóa tiếp tục theo các quá trình trao ñổi chất
khác trong tế bào. ðối với cellulose, Cytophase và Sporocytophaga là hai loài có khả
năng phân hủy trong ñiều kiện hiếu khí mạnh nhất, tiếp theo là các loài
Pseudomonas, Vibrio, Myxobacterium, Actinomyces… Sản phẩm của quá trình phân
hủy này là các loại ñường. Trong bùn lắng, quá trình phân hủy cellulose kỵ khí chủ
yếu bởi Clostridium tạo thành các sản phẩm etanol, acid formic, acid lactic và CO
2

.
Có rất nhiều loài phân hủy chất béo. Quan trọng nhất là các loài
Pseudomonas,
Vibrio, Sarcine, Bacillus… Sản phẩm thủy phân là glycerin và acid béo nhờ enzyme
lipase nội bào và ngoại bào. Sau ñó, glycerin và acid béo lại ñược chuyển hóa thành
nhiều sản phẩm khác.
Cùng với vai trò chuyển hóa vật chất, vi sinh vật còn tham gia tạo cặn lắng.
Nhờ quá trình sinh trưởng lơ lửng hoặc bám dính của vi sinh vật, các hạt chất bẩn
nhỏ liên kết lại thành các hạt chất bẩn lớn hơn và tăng cường quá trình sa lắng. Nấm
sợi và vi khuẩn có tiên mao là các loài ñóng vai trò tạo cặn lắng nhiều nhất.

-
10
-

Trong nước thải, vi sinh vật luôn có mối quan hệ rất phức tạp. Quan hệ cạnh
tranh quyết ñịnh thành phần vi sinh vật. Quan hệ con mồi – săn mồi ảnh hưởng số
lượng vi sinh vật. Quan hệ cộng sinh, hỗ trợ lẫn nhau trong quá trình chuyển hóa vật
chất làm phong phú và ña dạng cho hệ vi sinh vật trong nước thải. Các mối quan hệ
này quyết ñịnh khả năng, tốc ñộ và hiệu quả xử lý chất ô nhiễm của vi sinh vật.

2.2.3 ðiều kiện áp dụng xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
ðiều kiện ñầu tiên ñể áp dụng phương pháp xử lý sinh học là nước thải phải
chứa một lượng chất hữu cơ dễ phân hủy nhằm tăng nguồn cacbon và năng lượng
cho vi sinh vật. ðiều kiện thứ hai là nước thải không có chất ñộc làm chết hoặc ức
chế sự phát triển của vi sinh vật. ðối với phương pháp xử lý hiếu khí cần thêm một
ñiều kiện là hai thông số ñặc trưng COD và BOD
5
của nước thải phải có tỷ lệ
BOD

5
/COD ≥ 0,5. Nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong ñó có chứa cellulose,
hemicellulose, protein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lý sinh học kỵ khí trước.
Ngoài ra, các ñiều kiện khác như hàm lượng oxy, pH, nhiệt ñộ của nước thải
… cũng phải nằm trong khoảng giới hạn nhất ñịnh ñể ñảm bảo cho sự sinh trưởng và
phát triển bình thường của vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý.
Bảng 2.2 Nồng ñộ giới hạn cho phép của một số chất có trong nước thải áp
dụng xử lý bằng phương pháp sinh học (Ccp* - g/m
3
nước thải)



-
11
-

2.2.4 Một số quá trình xử lý sinh học hiếu khí
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai ñoạn:
- Giai ñoạn 1: oxy hóa các chất hữu cơ
CxHyOz + O
2
 CO
2
+ H
2
O + H
- Giai ñoạn 2: tổng hợp tế bào mới
CxHyOz + NH
3

+ O
2
 CO
2
+ H
2
O + C
5
H
7
NO
2
+ H
- Giai ñoạn 3: phân hủy nội bào
C
5
H
7
NO
2
+ 5O
2
 5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3
+ H
Quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra trong ñiều

kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, hệ thống có những
ñiều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc ñộ và hiệu
suất cao hơn. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, phương pháp xử lý sinh học
hiếu khí có thể chia thành hai nhóm. Thứ nhất là nhóm các phương pháp xử lý sinh
học hiếu khí với vi sinh vật dạng lơ lửng như bùn hoạt tính, hồ, mương oxy hóa…
Trong ñó, quá trình bùn hoạt tính ñược sử dụng phổ biến nhất. Thứ hai là nhóm các
phương pháp xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật dạng bám dính như bể lọc sinh
học có lớp vật liệu lọc ngập nước, bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc không ngập
nước…

2.2.4.1 Quá trình sinh học tăng trường lơ lửng – bùn hoạt tính
Trong bể bùn hoạt tính, quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với
bùn có chứa vi sinh vật dạng lơ lửng trong ñiều kiện sục khí liên tục. Việc sục khí
nhằm cung cấp ñủ lượng oxy và duy trì bùn hoạt tính ở dạng lơ lửng.
Một số chủng vi sinh vật có trong bùn hoạt tính và chức năng của chúng khi
tham gia xử lý nước thải ñược trình bày ở bảng 2.3.







-
12
-

Bảng 2.3 Các vi sinh vật trong bùn hoạt tính lơ lửng
(ðỗ Hồng Lan Chi – Lâm Minh Triết (2005), Vi sinh vật môi trường )

STT
Vi sinh vật Chức năng
1 Pseudomonas Phân hủy hydratcarbon, protein…và khử
nitrat
2 Anthrobacter Phân hủy hydratcarbon
3 Bacillus Phân hủy hydratcarbon, protein
4 Cytophaga Phân hủy polyme
5 Zooglea Tạo thành chất nhầy (polysaccharide), chất
keo tụ
6 Acinetobacter Tích lũy poliphosphat, khử nitrat
7 Nitrosomonas Nitrat hóa
8 Nitrobacter Nitrat hóa
9 Sphaeroilus Phân hủy chất hữu cơ
10 Alkaligenes Phân hủy protein, khử nitrat
11 Flavobacterium Phân hủy protein
12 Nitrococus denitrificans Khử nitrat thành N
2

13 Thiobacillus denitrificans Khử nitrat thành N
2

14 Acinebacter Khử nitrat thành N
2

15 Hyphomicrobium Khử nitrat thành N
2

16 Desulfovibrio Khử sunfat, khử nitrat
17 Nocardia Gây sự cố bung bùn
18 Thiothrix Gây sự cố bung bùn

19 Begiatca Gây sự cố bung bùn
20 Haliscomenobacter hydrosis Gây sự cố bung bùn

2.2.4.2 Quá trình sinh học tăng trưởng dính bám – màng sinh học
Màng sinh học là một quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử
dụng các vi sinh vật không di ñộng và bám dính lên trên bề mặt các vật liệu rắn ñể
tiếp xúc liên tục hay gián ñoạn với nước thải tạo thành lớp màng sinh học (biofilm).
Phương pháp màng sinh học gồm các công trình xử lý như: lọc sinh học với
vật liệu lọc không ngập trong nước hay còn gọi là lọc nhỏ giọt - ñĩa quay sinh học

-
13
-

tiếp xúc; lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc ngập trong nước - lọc sinh học ngập nước
bể ổn ñịnh hay lọc hiếu khí ngập nước.
Nguyên lý hoạt ñộng của quá trình sinh học bám dính tương tự như ở dạng lơ
lửng, nhưng ở ñây vi sinh vật phát triển dính bám cố ñịnh trên lớp vật liệu tiếp xúc
tạo thành lớp màng nhầy, nước thải ñược dẫn qua lớp vật liệu này ñể tiếp xúc với vi
sinh vật. Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ hấp phụ vào màng và bị phân hủy bởi
vi sinh vật hiếu khí. Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, bề dày lớp màng tăng
lên, oxy ñược tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày lớp màng, do ñó hình thành
môi trường kỵ khí ngay sát bề mặt vật liệu lọc. Quá trình ñồng hóa các chất xảy ra
trước khi chúng tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt, kết quả là sinh vật ở ñây bị phân
hủy nội bào, không còn khả năng dính bám nên bị rửa trôi.

2.2.5 Một số quá trình sinh học kỵ khi
Quá trình phân hủy kỵ khí gồm bốn giai ñoạn
- Giai ñoạn 1: Quá trình thuỷ phân các chất hữu cơ cao phân tử như protein,
chất béo, cacbohydrat, cenlulose, lignin … thành các phân tử ñơn giản hơn như: acid

amin, ñường, acid béo mạch dài, rượu, glycerin, H
2
O. Trong hệ thống xử lý, quá
trình thủy phân tương ñối chậm, phụ thuộc vào nhiều yếu tố của môi trường như
nhiệt ñộ, pH, cấu trúc của các chất hữu cơ cần phân giải.
- Giai ñoạn 2: Quá trình acid hoá các sản phẩm của quá trình thủy phân ở giai
ñoạn một dưới tác ñộng của vi sinh vật lên men acid tạo thành các acid dễ bay hơi
như acid acetic, propionic, formic, lactic, butyric, succinic Ngoài ra còn có một số
dạng khác như rượu và các xeton (như etanol, metanol, glycerol, aceton), NH
3
, CO
2
,
và H
2
… Ở cuối giai ñoạn này do sản phẩm tạo thành là acid làm cho pH của môi
trường giảm xuống nên làm chậm quá trình trao ñổi chất của vi khuẩn.
- Giai ñoạn 3: quá trình acetat hóa tiếp tục các acid là sản phẩm của giai ñoạn
hai ñể tạo lượng acid acetic nhiều hơn. Nhóm vi khuẩn chủ yếu trong giai ñoạn này
là những vi khuẩn không thể sinh trưởng khi nồng ñộ oxy vượt quá 0,1% như
Methalnobacterium, Methalnosacrina, Methalnococcus, Methalnobrevibacter,
Methalnothrix.

-
14
-

- Giai ñoạn 4: Quá trình metan hóa nhờ nhóm vi sinh vật chuyển hóa metan sử
dụng một số loại cơ chất nhất ñịnh ñể tạo thành sản phẩm là metan và một số khí
khác. Nhóm vi khuẩn metan sử dụng cơ chất là acetate có tốc ñộ phát triển chậm và

cần thời gian lưu nước tương ñối dài. Nhóm vi khuẩn metan sử dụng cơ chất
hydrogen có tốc ñộ phát triển nhanh hơn, ñóng vai trò quan trọng trong quần thể vi
sinh vật sinh metan tổng thể.

2.2.5.1 Bể tự hoại
Bể tự hoại là phương pháp xử lý kỵ khí ra ñời sớm nhất. Nguyên tắc hoạt
ñộng của bể dựa trên quá trình phân hủy sinh học các chất thải hữu cơ trong ñiều
kiện kỵ khí sau khi có sự phân chia chất rắn và lỏng từ ñầu vào. Kết quả của quá
trình sẽ tạo ra bùn tự hoại và một lớp váng gồm các chất rắn nhẹ và chất béo. Bùn tự
hoại sinh ra ñược chế biến làm phân bón cho ñất hoặc dùng ñể xử lý nước thải. Bể tự
hoại là nguồn chủ yếu làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, do ñó phải xây dựng bể tự
hoại cách xa nguồn nước sinh hoạt.

2.2.5.2 Bể UASB (Upward-flow Anaerobic Sludge Blanket)
Bể UASB ñược giáo sư Hà Lan Gatze Lettinga và cộng sự phát triển vào
những năm 70 tại trường ðại học Wageningen. UASB là một bể phân hủy bao gồm
phần ñáy có lớp bùn nén chặt, một lớp bùn và lớp chất lỏng phía trên.
Nguyên tắc hoạt ñộng của bể: nước thải ñi vào bể theo chiều từ dưới lên trên
xuyên qua lớp bùn ñược bao phủ bởi bông bùn vi khuẩn hoạt tính. Một màng lắng
phân chia bông bùn, nước ñã xử lý và khí ñược thu ở phần trên của bể. Vi sinh vật
kết cụm có tính lắng cao sẽ tạo thành những hạt bùn phân biệt có kích thước 1 –
5mm. Một hạt bùn là nơi tập hợp các nhóm vi khuẩn khác nhau cần thiết chuyển hóa
các hợp chất hữu cơ thành methan. Thành phần vi khuẩn phụ thuộc vào loại cơ chất,
ñiều kiện vận hành, nhiệt ñộ, pH…





-

15
-

2.2.6 So sánh hai quá trình xử lý sinh học hiếu khí và kỵ khí
Bảng 2.4 So sánh hai quá trình sinh học hiếu khí và kỵ khí
(Nguồn: ðỗ Hồng Lan Chi – Lâm Minh Triết (2005), Vi sinh vật môi trường)
Xử lý sinh học hiếu khí

Xử lý sinh học kỵ khí
Quá trình chuyển hóa diễn ra nhanh

Quá trình chuyển hóa diễn ra chậm
Không thể phân hủy các hợp chất khó
phân hủy
Có thể phân hủy các hợp chất khó phân
hủy (lignin), các hydrocarbon béo có Clo
(trichloroethylen, trihalomethan…)
Sản xuất lượng bùn nhiều

sản xuất lượng bùn ít hơn
Sản sinh năng lượng trong quá trình
nhiều hơn

Sự sản sinh năng lượng trong quá trình
tương ñối thấp
Cần ít thời gian khởi ñộng

Cần nhiều thời gian khởi ñộng
Nồng ñộ cơ chất ít hơn

Nồng ñộ cơ chất ban ñầu tương ñối cao
Hoạt ñộng ở tải trọng ít hơn

Hoạt ñộng ở chế ñộ tải trọng cao.
Cần ít diện tích xây dựng

Cần nhiều diện tích xây dựng
Không sinh khí có lợi

Sinh khí CH
4
có lợi làm nhiên liệu

2.3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT
2.3.1 Sơ lược về ngành sản xuất tinh bột ở Việt Nam
Sản xuất tinh bột là một mắt xích quan trọng trong ngành chế biến lương thực
– thực phẩm của Việt Nam. Theo thống kê năm 2009, khoai mì là mặt hàng có khối
lượng và kim ngạch xuất khẩu tăng ñột biến. Bảy tháng ñầu năm, cả nước xuất khẩu
ñược 2,66 triệu tấn khoai mì lát khô (sắn cồn) và tinh bột sắn, kim ngạch ñạt 406
triệu USD, tăng 4,4 lần về sản lượng, 2,8 lần về kim ngạch so với cùng kỳ năm
trước. Với kết quả trên, Bộ Công thương ñã xếp khoai mì vào mặt hàng xuất khẩu
chủ lực năm 2009.
Bên cạnh ñó, ngành sản xuất tinh bột ở Việt Nam chủ yếu dùng cho chế biến
các mặt hàng lương thực thực phẩm dùng hàng ngày như: sản xuất bún, bánh phở,
miến dong, mì, hủ tíu … cũng ñóng một vai trò không nhỏ trong thị phần chung của

-
16
-

việc sản xuất tinh bột. Tuy nhiên, các cơ sở sản xuất này còn mang tính tự phát, tùy
tiện, quy mô sản xuất không lớn chỉ tập trung ở các làng nghề, trang thiết bị còn lạc
hậu.…ðối với loại hình sản xuất các sản phẩm từ khoai mì như tinh bột mì, khoai mì
cho sản xuất ethanol, thức ăn gia súc dạng khoai mì lát,…chiếm tỷ lệ cao trong cơ
cấu ngành chế biến lương thực và hầu hết lại ñược sản xuất bởi các nhà máy lớn,
trang thiết bị hiện ñại…vì khoai mì ñược xem là mặt hàng ñắt giá và là ngành kinh tế
nông nghiệp xuất khẩu quan trọng.
Như vậy có thể thấy chế biến tinh bột ñóng vai trò rất lớn không những ñối
với ngành lương thực – thực phẩm Việt Nam mà còn ñóng vai trò quan trọng trong
việc phát triển nền kinh tế, nâng cao kim ngạch xuất khẩu cho ñất nước.

2.3.2 Tác ñộng của nước thải sản xuất tinh bột ñến môi trường
Thời gian gần ñây số lượng các nhà máy chế biến tinh bột bị ñình chỉ hoạt
ñộng như nhà máy chế biến tinh bột sắn VEDAN Hà Tĩnh, nhà máy tinh bột sắn
Thanh Chương Nghệ An; các nhà máy bị lên án về tình trạng ô nhiễm môi trường do
xả nước thải chưa qua xử lý hay xả nước thải chưa ñạt tiêu chuẩn ra môi trường như:
nhà máy tinh bột sắn Intimex tỉnh Nghệ An; nhà máy tinh bột sắn Pococev tỉnh Thừa
Thiên Huế, cơ sở chế biến tinh bột mì Ngọc Thạch tỉnh Bình Thuận; nhà máy sản
xuất tinh bột sắn Tịnh Phong, nhà máy chế biến tinh bột sắn ðắk …
Mặt khác, hiện nay các cơ sở chế biến tinh bột tập trung thành làng nghề với
trang thiết bị còn lạc hậu và quy mô sản xuất nhỏ nên hầu như không có hệ thống xử
lý nước thải riêng và ñúng kỹ thuật. Còn các nhà máy sản xuất với quy mô lớn tuy ñã
trang bị hệ thống xử lý nước thải nhưng mới chỉ có rất ít hệ thống hoàn chỉnh có khả
năng xử lý triệt ñể nước thải trước khi xả ra môi trường.
Gần ñây nhất là hậu quả tác ñộng lên sông Thị Vải của Nhà máy Vedan –
ðồng Nai.
Theo kết quả mô phỏng của Viện Tài nguyên Môi trường, khu vực ô
nhiễm khiến hoạt ñộng nuôi trồng, ñánh bắt thủy sản bị ảnh hưởng nặng có diện tích
gần 2.000ha thuộc ñịa bàn các xã Phước An, Long Thọ (huyện Nhơn Trạch), Long
Phước, Phước Thái (huyện Long Thành) của tỉnh ðồng Nai cùng các xã Mỹ Xuân,

Phước Hòa và thị trấn Phú Mỹ của huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. Vùng
ô nhiễm gây ảnh hưởng nhẹ ñến nuôi trồng, ñánh bắt thủy sản có diện tích gần 700ha

-
17
-

thuộc các xã Phước An, Vĩnh Thanh (huyện Nhơn Trạch, ðồng Nai), Phước Hòa
(huyện Tân Thành, Bà Rịa - Vũng Tàu) và xã Thạnh An, huyện Cần Giờ, TP.HCM.
Trong ñó, diện tích bị ảnh hưởng của xã Thạnh An ước tính chỉ gần 84ha.

Trên sông Vàm Cỏ - Tây Ninh, chỉ tính riêng khu vực xã Phước Vinh, tháng
5/2009 ñã có hơn 150.000 con cá lăng nha 10 tháng tuổi và 1 tháng tuổi nuôi trong
bè chết, gây thiệt hại nhiều tỷ ñồng. ðầu tháng 4/2010 vừa qua, khoảng 80.000 con
cá nuôi của 16 hộ tại ấp Phước Lập, Phước Trung lại tiếp tục chết. Tại Báo cáo kết
quả kiểm tra mẫu nước mặt trên sông Vàm Cỏ Ðông ñoạn Ðồi Thơ - khu vực ranh
giới giữa huyện Châu Thành và huyện Tân Biên (nơi có hai nhà máy chế biến khoai,
mì thường xuyên xả nước thải ra sông vào ban ñêm) cho thấy hàm lượng COD vượt
gấp 2,2 lần, hàm lượng BOD
5
vượt 3,5 lần so với QCVN 08:2008/BTNMT quy ñịnh
cho cấp nước sinh hoạt. Nguyên nhân chết cá nuôi ở những khu vực này ñược xác
ñịnh do nước thải từ hơn 80 nhà máy sản xuất mì trong khu vực.

2.3.3 ðặc ñiểm nguồn nước thải nhà máy sản xuất tinh bột
Nước thải sản xuất tinh bột mì gồm hai loại chính:
- Nước rửa củ: nước thải từ công ñoạn rửa, loại bỏ phần rễ, lớp vỏ gỗ và ñất
cát bám trước khi ñưa vào nghiền. Theo ước tình, lượng nước thải rửa củ chiếm 42%
tổng lượng nước thải của nhà máy. Nước này chỉ ô nhiễm bởi cát ñất tách ra từ củ, ít
ô nhiễm chất hữu cơ hòa tan. Do ñó, ñối với nước rửa củ nên tách riêng nhằm giảm

lượng nước thải và có thể tái sử dụng sau khi xử lý ñơn giản.
- Nước thải chế biến: nước thải từ các công ñoạn nghiền, tách bã, lọc … trong
quá trình sản xuất. Nước thải chế biến có chứa hàm lượng cặn lơ lửng và chất hữu cơ
rất cao. Thành phần nước thải chế biền gồm tinh bột, ñường, protein, cellulose, các
khoáng chất và ñộc tố CN
-
Khi ñề cập ñến ñặc ñiểm của nước thải nhà máy chế biến tinh bột thì cần xem
xét ở cả hai quy mô sản xuất là quy mô nhỏ với các sản phẩm như bún, phở, nui…và
quy mô lớn hơn với sản phẩm là tinh bột khoai mì.
Quy mô sản xuất nhỏ

-
18
-



Hình 2.3 Quy trình sản xuất nui và công ñoạn phát sinh nước thải






-
19
-

Hình 2.4 Quy trính sản xuất tinh bột mì và các công ñoạn phát sinh nước thải
(Nguồn: Báo cáo Dự án cấp Nhà nước (KC.05.11. 2005), Viện nghiên cứu thiết kế
chế tạo máy Nông nghiệp)


-
20
-

Từ các quy trình sản xuất mì, nui và tinh bột khoai mì trên nhận thấy nguồn
phát sinh của nước thải tinh bột chủ yếu từ các công ñoạn trích ly, tách nước và tách
bã, nước rửa dụng cụ thiết bị
.
Với hàm lượng chất hữu cơ cao, COD dao ñộng từ
13.300
– 19.500 mg/l, N và P tổng dao ñộng 86 – 115, pH 3.8 – 5.2, về mặt cảm quan, nước
thải sản xuất tinh bột có màu trắng ngà, ñục, bốc mùi chua nồng. Hàm lượng cặn lơ
lửng của tương ñối cao vì xác mì mịn và khó lắng nên bị cuốn theo nước xả từ bể
ngâm, SS có thể lên ñến vài ngàn mg/l tùy thuộc vào công nghệ sản xuất. ðộc tố CN
-

trong nước thải dao ñộng từ 2 – 75 mg/l, ñây là yếu tố cản trở hoạt ñộng của vi sinh
vật trong quá trình xử lý
. Mức ñộ ô nhiễm của một số loại nước thải tinh bột ñiển
hình ñược trình bày trong các bảng 2.5, 2.6, 2.7.


Bảng 2.5 T
hành phần nước thải nhà máy chế biến tinh bột mì
(Nguồn: Báo cáo Dự án cấp Nhà nước (KC.05.11–2005), Viện nghiên cứu

thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp)
Các chỉ tiêu ðơn vị tính Giá trị
pH
COD
BOD
5

SS
N – NH
3
N- NO
2
N – NO
3

P tổng
CN
-

SO
4
2-
-
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

mg/l
mg/l
4.2 – 5.1
2.500 – 17.000
2.120 – 14.750
120 – 3.000
136 – 300
0 – 0.2
0.5 – 0.8
250 – 450
2 – 75
52 - 65







-
21
-

Bảng 2.6 Thành phần nước thải cơ sở tinh chế tinh bột mì làng nghề Mỹ ðức
(Nguồn: ðề tài nghiên cứu khoa học (QMT06.03), ðại học Quốc gia Hà Nội)

Thông số Hàm lượng
COD 4768 mg/l
BOD
5

3190 mg/l
BOD
5
/COD 0.76
NH
4
+
37.69 mg/l
NO
2
-
0.61 mg/l
pH 3.54

Bảng 2.7 Thành phần nước thải cơ sở sản xuất bún
(Nguồn: ðề tài nghiên cứu khoa học (QMT06.03), ðại học Quốc gia Hà Nội)

Thông số Hàm lượng
COD 3076.3 mg/l
BOD
5
2154.2 mg/l
BOD
5
/COD 0.7
NH
4
+
29.89 mg/l
NO

2
-
0.56 mg/l
pH 4.91

2.3.4 Hệ thống xử lý nước thải yêu cầu cho nhà máy sản xuất tinh bột
Với ñặc trưng hàm lượng COD và BOD của loại nước thải này rất cao, tỷ lệ
BOD/COD khoảng từ 0.5 – 0.7 và thành phần gồm các chất hữu cơ dễ phân hủy nên
thích hợp cho quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học, kết hợp giữa xử lý kỵ khí
và hiếu khí.
Tuy nhiên, nước thải sản xuất tinh bột có chứa hàm lượng ñộc ñố CN
-
, là yếu
tố gây ức chết hoạt ñộng của vi sinh vật. Do ñó, trong quá trình xử lý, trước hết phải
loại bỏ ñộc tố này. Phương pháp hiệu quả nhất là lên men acid dưới tác dụng của vi
sinh vật trong bùn tự hoại.
 Một số hệ thống xử lý nước thải tinh bột thường ñược áp dụng

-
22
-


Hình 2.5 Quy trình xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn
(Nguồn: Báo cáo Dự án cấp Nhà nước (KC.05.11. 2005), Viện nghiên cứu
thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp)

Hình 2.6 Quy trình xử lý nước thải cục bộ cho một cơ sở sản xuất quy mô gia
ñình (A) và cụm các cơ sở sản xuất tập trung (B)
(Nguồn: Công trình xử lý nước thải làng nghề lương thực Hoài Hảo, Công ty
Môi Trường Ngọc Lân)
(A)

(
B
)


-
23
-


Từ các hệ thống xử lý nước thải tinh bột trên nhận thấy các hệ thống xử lý ñều
áp dụng phương pháp sinh học. Bản chất của phương pháp sinh học trong xử lý nước
thải là sử dụng khả năng sống và hoạt ñộng của vi sinh vật ñể khoáng hóa các chất
bẩn hữu cơ trong nước thải thành các chất vô cơ, các chất khí ñơn giản và nước.
Vai trò của giai ñoạn xử lý sinh học ñối với nước thải tinh bột
Công nghệ xử lý nước thải nói chung và nước thải tinh bột nói riêng ngày
càng ñi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học và các biện pháp sinh học cũng ñã
chứng minh hiệu quả xử lý triệt ñể hơn hẳn những biện pháp xử lý hóa lý khác, ñể xử
lý các chất hữu cơ hòa tan và keo dễ phân hủy. Chi phí xử lí bằng phương pháp sinh
học, so với các phương pháp hóa học và hóa lý là thấp hơn một cách ñáng kể. Kết
quả của quá trình xử lý là các chất thải ñược chuyển hóa hoàn toàn thành dòng thải
ñáp ứng tiêu chuẩn ñè ra với các mục ñích sử dụng khác nhau.

2.4 TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT PHÂN HỦY TINH BỘT

2.4.1 Tổng quan về tinh bột
Tinh bột là chất dự trữ chủ yếu trong thực vật, ñặc biệt là trong những cây có
củ. Trong tế bào thực vật, tinh bột tồn tại ở dạng các hạt tinh bột. Các loài thực vật
khác nhau thì các hạt tinh bột có kích thước và hình dạng khác nhau, ñồng thời tính
chất vật lý và hóa học cũng khác nhau.
Tinh bột là một polysaccaride chứa hỗn hợp amylose và amylopectin. Trong
tinh bột tỷ lệ amylose thường chiếm 25% còn amylopectin chiếm 75%. Tỷ lệ này
thay ñổi tùy theo từng loại thực vật. Cả amylose và amylopectin ñều ñược cấu tạo tử
ñơn phân là D-glucose. Amylose tan ñược trong nước nóng, còn amylopectin không
tan ñược trong nước nóng mà tạo thành các thể keo.
Amylose có trọng lượng phân tử 50.000 - 160.000 Dallton, ñược cấu tạo từ
200-1000 phân tử D-glucose, liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4 glucoside tạo
thành một mạch xoắn dài không phân nhánh. Amylose chứa 0.03% photpho và bắt
màu xanh với Iot, khi bị ñun nóng màu xanh này nhanh chóng biến mất.

-
24
-


Hình 2.7 Cấu trúc phân tử amylose
(Nguồn: www.starch.dk/isi/starch/starch.htm)
Amylopectin có trọng lượng phân tử 400.000 ñến hàng chục triệu Dallton,
ñược cấu tạo từ 600-6000 phân tử D-glucose, liên kết với nhau bằng liên kết α-1,6
glucoside và α-1,4 glucoside tạo thành mạch thẳng phân nhánh, mỗi nhánh có
khoảng 8 – 30 gốc α-D glucopyroranose. Amylopectin chứa 0.1 – 0.8% photpho và
bắt màu tím hay màu ñỏ tím với Iot.

Hình 2.8 Cấu trúc phân tử amylopectin
(Nguồn: www.starch.dk/isi/starch/starch.htm)

2.4.2 Quá trình phân hủy tinh bột
Tinh bột bị phân hủy bời enzyme amylase. Sản phẩm của quá trình phân hủy
tinh bột gồm ñường glucose, ñường maltose, dextrin …. Một phần các ñường này sẽ
tan trong nước, một phần ñi vào tế bào vi sinh vật và tham gia các quá trình chuyển
hóa khác trong tế bào.

-
25
-


Hình 2.9 Quá trình chuyển hóa tinh bột của vi sinh vật
(Nguồn: Nguyễn ðức Lượng (2003), Công nghệ xử lý nước thải)

Glucose ñi vào trong tế bào vi sinh vật, chúng sẽ ñi theo hai hướng chuyển
hóa cơ bản. Hướng thứ nhất, vi sinh vật dùng glucose như nguồn vật liệu xây dựng tế
bào. Từ glucose tế bào vi sinh vật sẽ tạo ra các polysaccharide của tế bào (protein,
lipid trung tính, acid nucleic, photpholipid). Hướng thứ hai, ngoài sự tham gia vào
quá trình tổng hợp vật chất của tế bào thì vi sinh vật còn thực hiện các quá trình hô
hấp hiếu khí giải phóng toàn bộ năng lượng có trong glucose. Trong hô hấp yếm khí,
năng lượng không ñược giải phóng hết mà chúng ñược giữ lại trong các sản phẩm
trung gian.

2.4.3 Hệ enzyme tham gia quá trình phân hủy tinh bột
Nhóm enzyme có tên gọi chung là glycoside hay carbohydase xúc tác cắt liên
kết glucoside nối các ñơn vị ñường ñơn trong thành phần tinh bột, giải phóng glucose
và các loại ñường khác. Trong ñó glucose là nguyên liệu ñầu vào ñể sản xuất ra