phương pháp phân tích xác định chỉ số cod và nồng độ amoni, nồng độ nitrat

Website: Email : Tel : 0918.775.368

Mục lục
Mở đầu
Phần 1:Tổng quan
1.1. Rác thải sinh hoạt
1.1.1.Nguồn gốc
1.1.2. Thành phần rác thải sinh hoạt
1.1.3.Phân loại
1.2. Vi sinh vật và vai trò của vi sinh vật trong các chu trình biến đổi
chất
1.2.1. Vi sinh vËt
1.2.2. Vai trß cđa vi sinh vËt vßng tuần hoàn chuyển hoá nguyên tố
cacbon
1.2.2.1. Sự phân giải các hợp chất Gluxit
1.2.2.1.1. Sự phân giải các hợp chất đờng
1.2.2.1.2. Sự phân giải tinh bột
1.2.2.1.3. Sự phân giải Xenlulo
1.2.2.1.4. Sự phân giải Xilan
1.2.2.1.5. Sự phân giải Lignin
1.2.2.2. Sự phân giải Lipit
1.2.2.3. Sự phân giải Protein
1.2.3. Vi sinh vật vòng tuần hoàn chuyển hoá Nitơ
1.2.4. Vi sinh vật vòng tuần hoàn chuyển hoá Photpho
1.2.5. Vi sinh vật vòng tuần hoàn chuyển hoá Lu huỳnh
1.3. Phơng pháp xử lý rác thải sinh hoạt
1.3.1. Xử lý chất thải hữu cơ trong điều kiện hiếu khí
1.3.2. Xử lý chất thải hữu cơ trong điều kiện kị khí
1.3.3. Nhu cầu các chất dinh dỡng của vi sinh vật
1.4. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình xử lý
1.4.1. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình ủ rác

1.4.2. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình xử lý nớc rác
phần 2: Thực nghiệm
2.1. Mục đích cđa thùc nghiƯm

1


Website: Email : Tel : 0918.775.368

2.2. Mét sè phơng pháp nghiên cứu vi sinh vật học
2.2.1. Phơng pháp chuẩn bị môi trờng dinh dỡng
2.2.2. Chuẩn bị dụng cụ
2.2.2.1. Rửa dụng cụ thuỷ tinh
2.2.2.2. Làm nút bông và bao gói
2.2.2.3. Khử trùng dụng cụ thí nghiệm
2.2.2.4. Phơng pháp tạo môi trờng
2.2.3. Tiến hành phân lập vi khuẩn
2.2.4. Phơng pháp nuôi cấy
2.2.5. Tinh sạch
2.2.6. Xác định hoạt tính phân huỷ Xenlulo của vi khuẩn bằng phơng
pháp đặt thạch
2.2.7. Hoá chất và dụng cụ
2.3. Phơng pháp phân tích xác định chỉ số COD và nồng độ amoni,
nồng độ Nitrat
2.3.1. Xác định chỉ số COD
2.3.2. Xác định amoni trong nớc rác
2.3.3. Xác định Nitrat
3. Kết quả và thảo luận
3.1.Phân lập vi khuẩn có khả năng phân giải Xenlulo từ phần chất
xơ trong dạ dày bò.

3.2. ứng dụng vi khuẩn từ phần chất xơ vào quá trình phân huỷ rác thải.
3.3. Phân lập vi khuẩn có khả năng phân giải Xenlulo có trong nớc
rác rò rỉ.
3.4. xác định khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ của vi khuẩn
trong nớc rác rò ri.
3.5. Hớng nghiên cứu mới.
Kết luận
Tài liệu tham khảo

2


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Mở đầu
Môi trờng hiện nay đang trở thành vấn đề mang tính toàn cầu. Nó đòi hỏi
phải có sự phối hợp chặt chẽ, lâu dài, sự đầu t hợp lý, đồng bộ nhằm giảm thiểu
những ảnh hởng có hại gây sự suy thoái và huỷ hoại môi trờng. Cùng với sự phát
triển của Khoa học- Công nghệ mức độ đô thị hoá ngày càng nhanh chóng, nhu
cầu của con ngời cũng tăng rất nhanh trong những năm gần đây.
Từ thực tiễn, do chất thải rắn chỉ đợc thu gom, mà không đợc phân loại và
xử lý tại nguồn phát sinh nên đà gây ô nhiễm môi trờng ở tất cả các khâu: từ thu
gom, lu giữ trong nhà, rơi vÃi trên đờng phố trong vận chuyển đến ô nhiễm tại bÃi
rác. Nếu cứ giữ nguyên phơng thức thu gom xử lý chất thải rắn nh hiện nay thì
quy mô bÃi rác cứ ngày càng tăng, chi phí cho xây dựng các bÃi chứa rác càng
lớn. Vấn đề di chuyển, quy hoạch một bÃi rác mới không phải là đơn giản.
Chất thải rắn sinh hoạt là mối quan tâm không chỉ của các nhà quản lý,
các nhà khoa học mà cả chính của ngời dân ở địa bàn sinh sống. Vấn đề đặt ra là
cần có một phơng pháp xử lý rác thải phù hợp, tiện lợi, dễ tiến hành nhất, nhằm
giữ gìn môi trờng cảnh quan đồng thời giảm thiểu mức độ ô nhiễm.

Dựa trên quan điểm đó, với hớng cần phân loại rác thải để phục vụ cho
mục đích phân huỷ bằng phơng pháp sinh học. Trong nội dung khoá luận này,
chúng tôi tập trung nghiên cứu : Phân lập, tuyển chọn và ứng dụng một số vi
khuẩn có khả năng phân giải xenlulo, góp phần xử lý rác thải sinh hoạt

3


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Tỉng quan
1.1. R¸c thải sinh hoạt
1.1.1. Nguồn gốc
Rác thải sinh hoạt tạo ra từ các nguồn chủ yếu sau :
-

Từ các khu dân c.

-

Từ các trung tâm thơng mại.

-

Từ các cơ sở trờng học, công trình công cộng.

-

Từ dịch vụ đô thị, sân bay.

-

Từ các hoạt động xây dựng đô thị.

-

Từ các trạm xử lý nớc thải, đờng ống thoát nớc của thành phố.

1.1.2. Thành phần
Rác thải sinh hoạt có thành phần rất phức tạp nh :
-

Những hợp chất vô cơ: kim loại, sành sứ, gạch ngói vỡ, đất đá.

-

Những hợp chất hữu cơ: các loại thực phẩm d thừa hoặc quá hạn sử

dụng, xơng động vật, rau xanh, vỏ hoa quả, các loại tre gỗ, lông gà, lông vịt, vải sợi,
giấy, xác động - thực vật, cao su, nhựa...
-

Những loại khác: các hợp chất dễ bay hơi, trong đó có những chất

mang mùi nặng.
1.1.3. Phân loại
Rác thải đợc đa vào môi trờng từ nhiều nguồn khác nhau. Dựa trên tính chất
thành phần có thể chia rác thải sinh hoạt thành 3 nhóm sau:
ã Nhóm 1: Chất thải thực phẩm
Đó là các loại thức ăn d thừa, hoa quả, rau xanh...

Chất thải thực phẩm là những hợp chất hữu cơ, mang bản chất sinh học. Vì
vậy, chúng rất dễ bị phân huỷ bằng con đờng sinh học. Quá trình phân huỷ của
chúng tạo nên các mùi khó chịu của CO2, NH3, H2S.. đặc biệt trong thời tiết ẩm.
ã Nhóm 2: Chất thải từ hoạt động công nghiệp, xây dựng

4


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Gồm các loại phế thải: đất đá, gạch ngói, bê tông, các vật liệu bằng kim loại,
thuỷ tinh, chất dẻo. Đây là nhóm chất thải khó phân huỷ, bền vững theo thời gian.
Trong đó, vật liệu bằng kim loại, thủy tinh, các loại chất dẻo có thể tái sử
dụng thành vật liệu composit và một số dạng đặc biệt khác. ãNhóm 3: Chất thải từ
nông nghiệp
Là những chất thải và mẩu thừa từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp (trồng
trọt, thu hoạch) các loại cây trồng, các phế thải từ quá trình chế biến sữa, của lò giết
mổ...
Nhóm này đợc tập kết cùng với nhóm 1 để xử lý bằng phơng pháp phân huỷ
sinh học.
1.2. Vi sinh vật và vai trò của vi sinh vật trong các chu trình biến đổi
chất
1.2.1. Vi sinh vật
Vi sinh vật (Microbe, Microorganism) là các sinh vật rất nhỏ bé không thấy
bằng mắt thờng. Chúng gồm: vi rút, vi khuẩn, vi nấm, một số động vật nguyên sinh
và tảo.
Trong tự nhiên, vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoá
các chất, chúng có khả năng rất lớn trong quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ.
Chúng tham gia vào việc phân giải và biến các chất có hại thành các chất vô hại. Tuy
nhiên khả năng hoạt động của chúng còn tuỳ thuộc vào yếu tố môi trờng: nồng độ

của các hợp chất hữu cơ, các kim loại nặng có tính độc, các loại hoá chất độc hại
khác, độ pH, điều kiện nhiệt độ, nồng độ oxy hoà tan...
1.2.2. Vai trò của vi sinh vật trong vòng tuần hoàn chuyển hoá nguyên tố
cacbon
Cacbon là nguyên tố rất phổ biến trong tự nhiên. Nó tham gia vào việc cấu
thành những hợp chất có vai trò quan trọng đặc trng cho sự sống của con ngời và
động vật. Các hợp chất của cacbon quan träng tíi møc ngêi ta gäi hƯ thèng sèng lµ
“hƯ thống nền cacbon.
Các hợp chất cacbon hữu cơ có mặt trong động - thực vật, vi sinh vật. Khi các
sinh vật này chết đi để lại một lợng chất hữu cơ khổng lồ trên trái đất. Nhờ hoạt
động của các nhóm vi sinh vật dị dỡng cacbon, các hợp chất hữu cơ này dần bị phân

5


Website: Email : Tel : 0918.775.368

huỷ đến sản phÈm cuèi cïng lµ CO 2, H2O. Thùc vËt vµ một số vi sinh vật tự dỡng
quang năng sử dụng CO2, H2O trong quá trình quang hợp tổng hợp nên các hợp chất
cacbon hữu cơ của thực vật. Động vật và con ngời sử dụng cacbon hữu cơ từ thực vật
và động vật để tổng hợp nên những hợp chất cacbon hữu cơ đặc trng cho mình thông
qua con đờng đồng hoá và dị hoá. Quá trình hô hấp của con ngời, động vật thải ra
CO2. Sau khi chết xác động vật và ngời bị phân huỷ dới tác dụng của vi sinh vật

Cacbon động vật

Cacbon thực vật

Chất hữu cơ trong
đất

CO2

Hình 1: Vi sinh vật trong chu trình chuyển hoá cacbon
1.2.2.1. Sự phân giải các hợp chất Gluxit
Các hợp chất Gluxit là thành phần chủ yếu của các chất khô trong thực vật
(rau quả, cây cối..). Đồng thời, nó còn là nguồn năng lợng cho các quá trình sống
của thực vật. Khi thực vật (cây cối, rau quả ..) chết đi để lại một lợng lớn các hợp
chất Gluxit. Quá trình chuyển hoá các hợp chất Gluxit nh sau:
I.2.2.1.1. Sự phân giải các hợp chất đờng
Xenlulo và tinh bột bị phân giải tạo thành đờng đơn. Đờng đơn tiếp tục bị
phân giải dới tác dụng của vi sinh vật theo con đờng lên men (etylic, lactic, butyric,
focmic).
Nhiều loài vi khuẩn kị khí và hiếu khí tuỳ tiện tham gia vào quá trình lên
men. Saccharomyces cerevisae - một loại nấm men-là tác nhân lên men mạnh nhất,
đợc sử dụng trong quá trình lên men rợu, bia.
Phản ứng :

6


Website: Email : Tel : 0918.775.368

S.cerevisae
C6H12O6

2C2H5OH+2CO2

Quá trình lên men lactic díi t¸c dơng cđa vi khn hä Lactobacteriaccae và
Streptococcus lactics .

Phản ứng :
Lactobacteriaccae
C6H12O6

2CH3CHOCOOH

Quá trình lên men Butyric thực hiện bởi chi vi khuẩn Clostridium .
Ngoài ra, trong quá trình trao đổi chất nhóm vi sinh vật dị dỡng hiếu khí tham
gia vào quá trình phân giải đờng Glucoza thành CO2, H2O.
1.2.2.1.2. Sự phân giải tinh bột
Tinh bột (C6H10O5)n là những hợp chất hydratcacbon cao phân tử. Tinh bột
chiếm tû lƯ lín trong thùc vËt, díi d¹ng h¹t tinh bét.
NhiỊu vi sinh vËt tiÕt ra hƯ enzym amylaza ( α - amylaza, β -amylaza, γ amylaza) ph©n hủ tinh bột thành những hợp chất đơn giản: đờng và các axit hữu cơ.
Bảng 1: Một số vi sinh vật có khả năng phân giải tinh bột:
Nấm
Aspergillus awarmorii

Vi khuẩn
Bacillus amyloliquefaciens
B.subtilis

A.candidus
A.niger

B.coagulans

Candida japonica

Clotridium amyloliticum

1.2.2.1.3. Sự phân giải Xenlulo
Xenlulo là thành phần của màng tế bào thực vật. Xenlulo có trong rau quả (vỏ
hạt, vỏ tế bào, vỏ quả..). Thực vật khi chết để lại một lợng lớn xenlulo ở trong thân
cây, cành lá rụng xuống..Hàm lợng xenlulo trong xác thực vật thờng thay đổi trong
khoảng 50-80%. Một phần khác do con ngời tạo ra ở dạng chất thải: rác, rơm rạ,
giấy vụn, mùn ca, vỏ bào, ..
Có thể tính toán rằng tổng lợng xenlulo trên trái đất vào khoảng 3500 tỉ tấn.
Nếu nh không có quá trình phân giải xenlulo thì lợng chất này sẽ ngập tràn trên trái
đất.

7


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Trong tù nhiªn cã nhiỊu loµi vi sinh vËt - mang hƯ enzym xenluloza ngoại bào
- có khả năng phân hủy xenlulo.Việc vi sinh vËt ph©n hủ xenlulo cã ý nghÜa rÊt lín
trong vòng tuần hoàn địa hoá, góp phần nâng cao độ phì nhiêu cho đất cũng nh vào
việc tiêu hoá thức ăn ở các loài động vật nhai lại.
Hệ vi sinh vật phân giải xenlulo khá phong phú bao gồm : nấm, xạ khuẩn, vi
khuẩn. Chúng bao gồm cả những hệ vi sinh hiếu khí và yếm khí. Do đó, quá trình
phân huỷ xenlulo diễn ra theo hai con đờng hiếu khí và yếm khí.
ã Phân giải xenlulo trong điều kiện hiÕu khÝ.
Mét sè vi sinh vËt tham gia ph©n hủ Xenlulo trong điều kiện hiếu khí:
Nấm
Alternaria

Xạ khuẩn
Actinomyces

Vi khuẩn
Acetobacter xylinum

Aspergillus ustus

Micromonospora

Achromobacter

a.candidus

Streptomyces

Pseudomonasflourescens

Botritis
Chaetomiumglobosum

Str.cellulosae
Str.celluloflavus

C.thermophil
Fusariumoxysporum

Trong điều kiện hiếu khí các vi sinh vật này thực hiện phân huỷ xenlulo rất
mạnh. Đặc biệt xạ khuẩn thuộc chi Streptomyces có khả năng phân giải xenlulo đợc
ứng dụng trong quá trình phân huỷ rác thải sinh hoạt. Những xạ khuẩn này thuộc
nhóm a nóng, sinh trởng, phát triển tèt nhÊt ë nhiƯt ®é 45- 50 °C, rÊt thÝch hợp với
quá trình ủ rác .
Hai enzym chính tham gia phân huỷ xenlulo là xenlulaza C 1 và xenlulaza Cx.

enym xenlulaza C1 tác động sơ bộ vào các phân tử xenlulo thiên nhiên và biến chúng
thành những chuỗi xenlulo mạch thẳng. Sau đó, dới tác dụng của enzym xenlulaza
Cx , xenlulo bị phân huỷ thành xenlobiose (gồm 2 phân tử gluco). Loại đờng này có
thể tan trong nớc, dới tác dụng của - glucosidase biến thành gluco.
ã Phân giải xenlulo trong ®iỊu kiƯn m khÝ .

8


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Ngoài các vi sinh vËt hiÕu khÝ cßn mét sè vi sinh vËt yếm khí cũng tham gia
tích cực vào quá trình phân hủ xenlulo. Clotridium thermocellum, Clotridium
omelianskii.. tham gia ph©n hủ xenlulo bằng con đờng lên men xenlulo.
C.thermocellum là loài vi khuẩn có hoạt tính phân giải xenlulo đầu tiên đợc
nghiên cứu và đợc phân lập từ phân ngựa. Đặc điểm của C.thermocellum : lúc còn
non có hình que ngắn, khi trởng thành có hình uốn cong, kích thớc dài, bào tử sinh
ra ở một đầu. Chúng phát triển tốt trong môi trờng có nguồn xenlulo hoặc
xenlubiose, nguồn NH4+, nhiệt độ thích hợp 60-65C. Sản phẩm của quá trình lên
men là : etanol, axit axetic, axit focmic, H2, CO2.
Đặc biệt, còn một nhóm vi sinh vật có khả năng phân giải xenlulo rất mạnh
trong điều kiện yếm khí là nhóm các vi sinh vật sống trong dạ cỏ của trâu, bò và các
động vật nhai lại. Trong những nghiên cứu cho thấy: trong 1ml các chất lấy từ dạ cỏ
của bò có khoảng 109-1010 tế bào vi khuẩn. Hệ vi khuẩn và động vật nguyên sinh ở
dạ cỏ động vật nhai lại gồm rất nhiều loài có khả năng phân giải xenlulo :
Bảng 3: Hệ vi khuẩn và động vật nguyên sinh trong dạ cỏ của động vật nhai
lại.
Hệ vi khuẩn

Hệ ®éng vËt nguyªn sinh

Ruminococcus flaveciens

Ophryoscolex

Bacteroid succinogenes

Isotrich

Clotridium cellobioparum

Nhê cã hƯ vi sinh vật phong phú, số lợng lớn nh vậy nên giúp cho trâu bò và
các động vật nhai lại có thể tiêu hoá đợc cỏ, rơm rạ, và các hợp chất xenlulo khác.
Chính vì những điểm đặc biệt nh vậy. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đặc
biệt chú ý đến hệ vi sinh vật sống trong dạ cỏ của những loài động vật nhai lại nh :
trâu, bò, ngựa.
1.2.2.1.4. Sự phân giải Xilan

9


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Xilan (Hemixenlulo) cã nhiều trong xác thực vật. Hemixenlulo cấu tạo bởi
các đơn vị nhỏ là các gốc - Xylose. Trong rơm rạ và các cây khô Xilan chiếm 1520%, trong bà mía 30%, trong gỗ thông 7-12%.
Nhiều vi sinh vật nh nấm mèc, nÊm men, vi khuÈn tiÕt ra enzym Xilanaza cã
kh¶ năng phân giải Xilan.
1.2.2.1.5. Sự phân giải Lignin
Các hợp chất Lignin có trong gỗ chiếm 20-30%. Đơn vị cấu trúc của Lignin
là các dẫn xuất phenylpropan. Trong đó có 69%C, 7%H, 24%O. Lignin có cấu tạo

vô định hình không tan trong nớc và axit vô cơ. Chỉ với kiềm, bisunfit natri, H 2SO4
thì Lignin mới bị phân huỷ một phần và chuyển sang dạng hoà tan.
Sự phân giải Lignin nhanh nhất và phổ biến nhất trong tự nhiên là các loại
nấm. Các loại nấm này tiết ra enzym Phanerochaeto Chrysosporium phân huỷ hầu
hết các thành phần của gỗ kể cả Lignin gồm 3 nhóm:
- Nấm mục trắng: chủ yếu là Basidomyces và một số ascomycetes là nhóm
phân huỷ Lignin hữu hiệu nhất.
- Nấm mục nâu: gồm một số Basidomycetes tác dụng và tấn công vào
polysacarit trong gỗ, Lignin không bị phân huỷ nhng bị biến tính.
- Nấm mục mềm: gồm một số actinomyces xâm nhập vào thành thứ cấp của
các tế bào gỗ trong điều kiện ẩm cao, các vi sinh vật làm mềm các tế bào gỗ, làm
giảm đáng kể trọng lợng .
Khả năng phân huỷ Lignin ở vi khuẩn thấp.
Lignin bền vững ở điều kiện yếm khí, chúng chỉ bị phân huỷ ở điều kiện hiếu
khí mạnh mẽ. Thông thờng, sự phân giải Lignin xảy ra khi đồng thời sử dụng các
nguồn cacbon khác: glucose, xenlulo.. Riêng một mình Lignin thì vi sinh vật không
thể sử dụng làm nguồn dinh dỡng đợc.
Nói chung sự phân huỷ Lignin rất khó khăn. Điều này ảnh hởng rất lớn đến
hiệu quả của quá trình xử lý ủ rác .
1.2.2.2. Sự phân giải các hợp chất Lipit
Trong rác thải sinh hoạt ngoài những hợp chất Protein, Gluxit còn một phần
khác là các hợp chất Lipit (este của Glixerin và các axit béo), các chất Sáp (este phức
tạp của axit béo và rợu cao phân tử đơn chức). Sáp là lớp bao phủ bên ngoài của lá

10


Website: Email : Tel : 0918.775.368

cây, vỏ quả, thân cây. Lipit, Sáp và các axit béo trong xác động- thực vật là nguồn

thức ăn cacbon và là nguồn năng lợng cung cấp cho quá trình sống của vi sinh vËt.
Vi sinh vËt (vi khuÈn, x¹ khuÈn, nÊm mèc) có khả năng phân giải các hợp
chất này nhờ xúc tác enzym nội bào Lipaza. Lipaza của vi sinh vật cã phỉ t¸c dơng
kh¸ réng.
Mét sè vi sinh vËt sinh ra enzym Phospholipase xúc tác cho việc phân giải
Phospholipit.
Tuy nhiên, nhìn chung quá trình phân giải Lipit, Sáp thực vật, các axit béo
diễn ra chậm. Sản phẩm của phản ứng phosphoril hoá là Glixerin.
3H2O

Lipit

Glyxerin + các axit béo
Lipaza

Glyxerin sẽ tiếp tục chuyển hoá theo con đờng embden Meyerhof- Parnas.
Các axit béo đợc đồng hoá nhờ quá trình - oxy hoá. Nhờ nhóm vi khuẩn kị
khí, các axit hữu cơ đợc lên men thành CH4.
Nhiều loại nấm mốc thuộc chi Penicillum và aspergillus có thể oxy hoá các
axit béo hữu cơ không hoàn toàn tạo những hợp chất Metylketon.
Do đó, trong quá trình ủ rác thờng xuất hiện những mùi khó chịu của Metan
và Metylketon.
1.2.2.3. Sự phân giải Protein.
Trong rác thải, Protein chiếm một lợng lớn. Protein là một trong những thành
phần quan trọng của xác động - thực vật. Trong các loại thực phẩm thải bỏ, Protein
thờng chứa 15- 17,5 % Nitơ. Sự phân giải Protein có ý nghĩa rất lớn đối với vòng
tuần hoàn vật chất trong tự nhiên.
Quá trình phân huỷ Protein dới tác dụng của vi sinh vật có ý nghĩa quan
trọng trong quá trình phân huỷ rác, ứng dụng vào việc sản xuất phân bón hữu cơ.
Vi sinh vật phân huỷ Protein có khả năng tiết ra enzym Proteaza bao gåm:

Proteinaza vµ Peptidaza. Enzym Proteinaza chun hoá Protein thành các hợp chất
phân tử nhỏ polipeptit và oligopeptit. Sau đó, dới tác dụng của enzym Peptidaza các
polipeptit và oligopeptit sẽ bị phân giải thành các axit amin. Các axit amin này một

11


Website: Email : Tel : 0918.775.368

phần sẽ đợc vi sinh vật hấp thu và chuyển hoá thành axit amin của tế bào vi sinh vật.
Một phần khác sẽ tiếp tục bị phân giải thành các sản phẩm : CO 2 , NH3 , H2S , CH4...
ChÝnh v× vËy, trong quá trình ủ rác thờng xuất hiện những mùi hôi thối khó
chịu.
Bảng 4: Một số vi khuẩn có khả năng phân huỷ Protein
Vi khuẩn
Bacillusmyoides

Xạ khuẩn
Streptomyces griseus

Nấm mốc
Aspergillus flavus

B.mesentericus

Str.rimosus

a.niger

B.subtilis

Proteus vulgaris

Hình 2: Quá trình phân huỷ protein

Polipeptit
oligopeptit

Protein

Protein

Các axit amin nội bào

Khử
amin và
Phân
giải
mạch
cacbon

Khử
amin

Chuyển
amin và
phân
giải
cacbon

Sử dụng

để sinh
tổng
hợp
protein

1.2.3. Vai trò vi sinh vật trong vòng tuần hoàn chuyển hóa Nitơ.
Trong tự nhiên, Nitơ tồn tại ở các dạng khác nhau từ Nitơ ở dạng phân tử khí
N2, ở trong các hợp chất hữu cơ phức tạp trong cơ thể động - thực vật và con ng êi
nh: Protein, axit amin, axit nucleic, urª..

12


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Các hợp chất này đi vào môi trờng tự nhiên từ những nguồn khác nhau nh: từ
xác động- thực vật, các loại phân chuồng, phân xanh, rác sinh hoạt.. Đây là những
chất hữu cơ cần thiết cho thực vật, nhng thực vật không thể đồng hoá đợc dạng Nitơ
phức tạp này mà chỉ sử dụng nó ở dạng amon NH4+ (NH3) sau quá trình amôn hoá.
Quá trình phân huỷ Protein sinh amôn. Trong ®iỊu kiƯn hiÕu khÝ, c¸c vi khn
tù dìng oxy ho¸ amôn thành nitrat (NO3-).
Dới tác dụng của nhóm vi khuẩn phân huỷ và thuỷ phân, hợp chất chứa Nitơ
(Protein, urê..) bị phân huỷ tạo NH3 (NH+4). Một phần NH3 đợc thùc vËt vµ mét sè vi
sinh hÊp thơ qua con đờng đồng hoá. Phần còn lại đợc oxy hoá về dạng nitrát gọi là
quá trình nitrát hoá. Nhóm vi khuẩn tiến hành quá trình này gọi là vi khuẩn nitrát
hoá.
Quá trình nitrát hoá gồm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn I: Quá trình nitrít hoá.
Quá trình oxy hoá NH4+ tạo thành NO2- đợc tiến hành bởi nhóm vi khuẩn
nitrít hoá. Chúng là những vi khuẩn tự dỡng hoá năng vô cơ bắt buộc sử dụng oxy

không khí để chuyển NH4+ thành NO2- và giải phóng năng lợng.
Nitrozomonas
NH4+ +

3
O2
2

NO2- + 2H+ + H2O +273kj

Nhãm vi khuÈn nitrÝt ho¸ gåm 4 chi:Nitrozomonas, Nitrozocystic,
Nitrozolobus, Nitrosopira.
-Giai đoạn 2 : Quá trình nitrát hoá
Quá trình NO2- thành NO3- đợc thực hiện nhờ nhóm vi khuẩn nitrát hoá.
Chúng là những vi khuẩn vi sinh vật tự dỡng hoá năng vô cơ bắt buộc có khả năng
oxy hoá NO2- bằng O2 không khí và tạo thành NO3-, đồng thời giải phóng năng lợng.
Nitrobacter
NO2- +

1
O2
2

NO3- + 75 kj.

Nhóm vi khuẩn nitrát hoá gồm 3 chi : Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococus.
Phản øng tæng céng:
Vi khuÈn

13

Website: Email : Tel : 0918.775.368

NH4+ + 2O2

NO3- +2H+ + H2O + 350 kj.

Năng lợng sinh ra đợc sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp, tạo tế bào mới,
phát triển sinh khối và giải phóng năng lợng dới dạng nhiệt.
Điều kiện chung cho sự phát triển của các vi khuẩn nitrát hoá là :
pH = 5.5- 9, tèt nhÊt ë pH = 7.5.
oxy hoµ tan: 0.5 mg/l.
NhiƯt ®é: 5- 40 0 C.
1.2.4. Vi sinh vËt trong vßng tuần hoàn chuyển hoá phospho.
Phospho là nguồn dinh dỡng quan trọng nhất đối với mỗi vi sinh vật, là thành
phần của cơ thể sống. Trong cơ thể động vật, vi sinh vật, phospho tồn tại dạng H 3PO4
có tác dụng nh một hệ đệm.
Phospho là thành phần cơ bản cấu tạo nên các phân tử sinh học trong cơ thể
động

vật,

sinh

vật:

axit

nucleic,

photphoprotein,

photpholipit,

ATP

(adenozintriphosphat), UTP (uridintriphosphat). Khi động vật, các sinh vật này chết
đi để lại một lợng lớn phospho dới dạng phosphat hữu cơ khó tan và phosphat vô cơ
tan.
Chu trình tuần hoàn của phospho trong tự nhiên gồm hai quá trình :
-

Trao đổi phospho giữa các phosphat vô cơ.

-

Trao đổi phospho hữu cơ trong quá trình sống của sinh vật. Photpho

ở dạng photphat tham gia vào việc cấu trúc các phân tử sinh häc cđa c¬ thĨ sèng.
1.2.5. Vi sinh vËt trong vòng tuần hoàn chuyển hoá sunphua (lu huỳnh).
Trong cơ thể ®éng - thùc vËt, vi sinh vËt, Protein, c¸c axit amin là thành phần
quan trọng đóng vai trò cấu trúc tế bào sống.
Khi động- thực vật, sinh vật chết đi. Trong ®iỊu kiƯn m khÝ, mét sè vi sinh
vËt cã khả năng phân huỷ protein và các axit amin thành NH 3 và giải phóng khí H2S
từ các axit amin chứa sulfur
( Metionin, Cystein, Cystin).
Quá trình chuyển hoá sulfur rất phức tạp gồm cả 2 quá trình oxy hoá hoá học
và oxy hoá sinh học .
Có hai nhóm vi khuẩn tham gia vào quá trình chuyển hóa lu huỳnh.

+Vi khuẩn lu huúnh: Beggiatoa, Thiothrix, Thiobacilus.

14


Website: Email : Tel : 0918.775.368

+ Vi khuÈn sulfat : Nhóm vi khuẩn này có khả năng oxy hoá H 2S, S và các
hợp chất khác chứa lu huỳnh.
H2S + O2

S2 + H2O + năng lợng

S2 + 3O2 + 2H2O

2H2SO4 + năng lợng

Năng lợng sinh ra đợc vi khuẩn dùng để đồng hoá CO2.
H2S đợc tạo ra:
+ Do quá trình thối rữa protein hiếm khí.
+Trong trờng hợp kị khí, H2S tạo nên do quá trình khử sunphat nhờ vi khuẩn
(phản sunfat hoá): Desulfovibrio desulforicans.
1.3. Phơng pháp xử lý rác thải sinh hoạt .
Rác sinh hoạt là hỗn hợp rơm rạ, phần bỏ đi của rau cỏ.. chúng là những hợp
chất hữu cơ. Ngoài ra, các chất vô cơ cũng chiếm một hàm lợng lớn. Các vi sinh vật
dùng trong xử lý rác: vi khuẩn, nấm, tảo, nguyên sinh động vật và động - thực vật .
Tuỳ theo công nghệ xử lý mà ngời ta sử dụng những nhóm vi sinh vật khác
nhau.
Có nhiều giai đoạn trong quá trình xử lý ủ rác thải sinh hoạt: phơng pháp cơ
học, hoá học, hoá lý học, sinh học.

Trong đó giai đoạn xử lý bằng phơng pháp sinh học đợc quan tâm hơn cả.

ãNguyên tắc của phơng pháp :
Dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất
hữu cơ, hoặc vô cơ làm nguồn năng lợng và nguồn cácbon để thực hiện quá trình
sinh tổng hợp, phát triển sinh khối.
Cả 2 nhóm vi sinh vật dị dỡng và vi sinh vật tự dỡng tham gia vào quá trình
phân huỷ rác .
Trong đó vi sinh vật dị dỡng chia làm 3 nhóm:
+Vi sinh sật hiếu khí.
+Vi sinh vËt kÞ khÝ.
+Vi sinh vËt t tiƯn .
1.3.1. Xư lý chất thải hữu cơ trong điều kiện hiếu khí.
Các vi sinh vật hiếu khí cần oxy hoà tan để oxy hoá, phân huỷ các hợp chất
hữu cơ thành các sản phẩm đơn giản.

15


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Phơng trình tổng quát của quá trình oxy hoá các hợp chất hữu trong ®iỊu kiƯn
hiÕu khÝ:
CHO)nNS + O2

CO 2 + H2O + Tế bào vi sinh+ Các sản phẩm dự

trữ + NH4++ H2S + năng lợng

NO3-

(60% )

40%

SO42-

Quá trình oxi hoá tạo nguồn năng lợng giúp vi sinh vật phát triển sinh khối.
Đồng thời sự có mặt và hoạt động của các nhóm vi khuẩn khác nhau thực hiện phản
ứng oxi hoá khử để chuyển các hợp chất trung gian về dạng bền vững: NH 4+ về dạng
NO3- nhờ nhóm vi khuẩn nitrát hoá, H2S về dạng SO42- nhờ nhóm vi khuẩn sulfat
hoá.
1.3.2. Xử lý chất thải hữu cơ trong điều kiện kỵ khí.
Trong điều kiện kị khí, nhóm vi sinh vật kị khí có khả năng oxy hoá các hợp
chất hữu cơ bằng cách sử dụng O2 trong các hợp chất nh NO3- ,SO42-.
Quá trình phân huỷ kị khí tạo nên các sản phẩm trung gian với hàm lợng lớn.
Quá trình phân huỷ kị khí tốn nhiều cơ chất hơn so với quá trình phân huỷ hiếu khí.
Tuy nhiên, do quá trình phân huỷ kị khí thờng có tạo nên nhiều hợp chất có
mùi gây hôi, thối độc hại của (NH3, H2S, CH4..)
(CHO)n NS + O2

CO2+H2O+Tế bào vi sinh + Các sản
phẩm dự trữ+ Các sản phẩm trung gian+ CH4+H2+ NH4+
+H2S + Năng lợng

(NO3-, SO42-)
Vì vậy, trong thực tế để đảm bảo cho quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ diễn
ra tốt nhất, ngời ta kết hợp sử dụng cả phơng pháp phân huỷ kị khí và phơng pháp
phân huỷ hiếu khí để quá trình phân huỷ nhanh, đồng thời không tạo mùi gây nguy
hại cho con ngời.

Metan (CH4) là sản phẩm của quá trình phân huỷ hữu cơ trong điều kiện kỵ
khí, dới tác dụng của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và kỵ khí
không bắt buộc .
Quá trình lên men sinh khí Metan gồm 3 giai đoạn :

16


Website: Email : Tel : 0918.775.368

ã Giai đoạn 1: Díi t¸c dơng cđa c¸c men hydrolaza do vi sinh vật tiết ra, các
chất hữu cơ phức tạp nh chất béo, hydratcacbon (xenlulo, tinh bột), protein bị phân
huỷ thành các hợp chất hữu cơ đơn giản, dễ tan trong nớc: đờng đơn, peptit, glyxerin
, axit amin..
ãGiai đoạn hai: Dới t¸c dơng cđa nhãm vi sinh vËt sinh axit, c¸c chất tan nói
trên sẽ biến thành các axit hữu cơ có phân tử lợng nhỏ ( axit axetic, axit propionic..),
các aldehytancol và khí CO2, H2, NH3, N2..
Do các phản ứng thuỷ phân và các phản ứng oxy hoá khử xảy ra nhanh chóng
và đồng bộ trong cùng một pha nên nhu cầu oxy sinh học gần nh bằng không .
Do sinh nhiều axit nên độ pH của môi trờng có thể giảm mạnh.
ãGiai đoạn ba: Giai đoạn sinh Metan.
Dới tác dụng của các vi khuẩn sinh Metan, các axit hữu cơ và các hợp chất
đơn giản khác biến thành CH4, CO2, O2..
Cã hai c¸ch sinh Metan:
-

Díi t¸c dơng cđa vi khuẩn, CO2 bị khử thành CH4, trong đó chất cấp

điện tử là H2 và rợu.
Vi khuẩn

2CH3CH2OH + 2 H2O

2CH3COOH + 8H

Vi khuẩn
H2+CO2

CH4 + 2H2O

- axit hữu cơ biến thành CH4:
CH3COOH

O2+ CH4.

Do có quá trình sinh Metan mà làm cho nớc rác có mùi khó chịu, quá trình
sục khí hạn chế đợc một phần.
1.3.3. Nhu cầu các chất dinh dỡng của vi sinh vật.
Để tồn tại và phát triển, vi sinh vật cần đến các chất dinh dỡng.
Chất dinh dỡng dùng với hai mục đích:
- Trong quá trình sinh tổng hợp những thành phần cuả tế bào.
- Tạo ra năng lợng để tế bào hoạt động.

17


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Tuỳ theo đặc điểm của từng loài vi sinh vật mà nhu cầu dinh dỡng có sự khác
nhau.
Các chất dinh dỡng cần thiết và bắt buộc với vi sinh vật:

1: Nớc.
2: Nguồn dinh dỡng cacbon.
3: Nguồn dinh dỡng Nitơ.
4: Nguồn dinh dỡng khoáng
5: Các chất sinh trởng.
Các nguyên tố đa lợng, vi lợng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh
trởng và phát triển của vi sinh vật.
Trong môi trờng tự nhiên (môi trờng khoai tây, nớc thịt, sữa, huyết thanh, giá
đậu, pepton..) khi nuôi cấy vi sinh vật không cần bổ xung các nguyên tố khoáng. Với
môi trờng tổng hợp (nguyên liệu là hoá chất) cần phải bổ xung thêm nguyên tố
khoáng.
Những nguyên tố khoáng mà vi sinh vật đòi hỏi với một liều lợng lớn gọi là
các nguyên tố đa lợng. Những nguyên tố mà vi sinh vật đòi hỏi với liều lợng nhỏ gọi
là nguyên tố vi lợng. Nồng độ cần thiết của từng nguyên tố vi lợng trong môi trờng
chỉ khoảng 10-6 đến 10-8 M.
Hàm lợng các nguyên tố khoáng ở nguyên sinh chất của vi sinh vật khác nhau
là khác nhau, tuỳ loài, tuỳ giai đoạn, tuỳ điều kiện nuôi cấy.
Bảng 5: Nồng độ cần thiết về muối khoáng với vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn nh
sau:
Muối khoáng
K2HPO4
KH2PO4
MgSO4.7H2O
MnSO4.4H2O
FeSO4.7H2O
Na2MoO4
ZnSO4.7H2O
CoCl2
CaCl2

Nồng độ cần thiết
Vi khuẩn
Nấm và xạ khuẩn
02ữ 0,5
1ữ2
0,2ữ 0,5
1 ữ2
0,1 ÷ 0,2
0,2 ÷ 0,5
0,005 ÷ 0,01
0,02 ÷ 0,1
0,005 ÷ 0,01
0,005 ÷ 0,02
0,001 ÷ 0,005
0,01 ÷ 0,02
0,001 ÷ 0,005
0,02÷ 0,1
<0,03
<0,06
0,01 ÷ 0,03
0,02 ÷ 0,1

18


Website: Email : Tel : 0918.775.368

CaSO4.5H2O

0,001 ÷ 0,005

0,01 ữ 0,05

Thành phần môi trờng có thể theo tính toán nào đó để cho nồng độ chung của
mỗi cation hoặc anion phù hợp với số lợng nêu trên.
*Phospho (P).
Phospho chiếm tỷ lệ cao nhất trong các nguyên tố khoáng của tế bào vi sinh
vật. Phospho là thành phần cấu trúc: axit nucleic, phosphoprotein.., cã trong mét sè
vitamin : Tiamin, Biotin.
§Ĩ bảo đảm nguồn dinh dỡng P ngời ta bổ xung hỗn hợp muối KH 2PO4 và
K2HPO4 với tỷ lệ thích hợp.
* Lu huỳnh (S).
Lu huỳnh là nguyên tố khoáng quan trọng trong tế bào vi sinh vật. S có mặt
trong mét sè axit amin (Xistin, Xystein, Metionin..), mét sè vitamin (Biotin,
Tiamin..). Những hợp chất này vừa tham gia cấu trúc vừa tham gia vào quá trình sinh
hoá tế bào.
Nguồn dinh dỡng S đợc bổ xung từ nguồn S vô cơ, trong muối S2O32- H2S..
* Sắt (Fe).
Là nguyên tố rất cần thiết để giúp vi sinh vật có thể tổng hợp đợc một số
enzym loại pocphirin chứa Fe (Xitocrom, Catalaza..).
Một số vi sinh vật tự dỡng quang năng còn sử dụng Fe để tổng hợp ra một số
sắc tố quang hợp có cấu trúc pocphirin (clorophin, bacterclorophin..).
* Magiê (Mg).
Là nguyên tố vi sinh vật đòi hỏi với lợng cao 10-3 10-4 M. Mg mang tÝnh
chÊt mét cofacto, chóng tham gia vµo phản ứng enzym trong quá trình photphoryl
hoá.
Mg2+ có thể hoạt hoá các hexokinaza, ATP-aza, pirophotphataza,
photphopheraza, các enzym trao đổi protein, các enzym oxy hoá khử của chu trình
Kreps.
Mg2+ còn có vai trò trong việc liên kết các tiểu phân Ribôxôm.

*. Canxi (Ca)
Là nguyên tố có vai trò quan trọng trong việc xây dựng cấu trúc tinh vi của tế
bào. Ca là cầu nối trung gian giữa nhiều thành phần của tế bào sống (giữa ADN và

19


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Protein trong nh©n, giữa các nucleotit với nhau, giữa ARN và protein trong
riboxom). Ca tham gia hình thành cấu trúc không gian ổn định của nhiều bào quan
nh: riboxom, ti thể, nhân...
*. Kẽm ( Zn).
Kẽm là một cofacto ntham gia vào nhiều quá trình enzym. Zn có tác dụng
trong việc hoạt hoá các enzym: cacboanhydraza, enonaza..
*. Mangan( Mn).
Mn cã trong mét sè enzym hô hấp đồng thời đóng vai trò hoạt hoá một sè
enzym: ATP- aza, enonaza..
*. Kali (K).
Kali chiÕm tû lƯ lín trong thành phần khoáng của tế bào vi sinh vật. Cho đến
nay ngời ta cha tìm thấy K tham gia vào bất kỳ thành phần nào của nguyên sinh
chất, không tìm thấy enzym nào chứa K. K tồn tại ở dạng K + ở bề mặt ngoài của cấu
trúc tế bào, tồn tại trạng thái liên kết hoá lý không bền vững với protein và các thành
phần của nguyên sinh chất.
K có tác dụng ảnh hởng đến tính chất hoá keo và hoạt động xúc tác của các
enzym. K tham gia vào việc hoạt hoá một số enzym : amylaza, invectaza, ATPaza...K có ảnh hởng đến quá trình trao đổi chất, quá trình tổng hợp, quá trình hô hấp
của vi sinh vật.
*. Na và Cl.
Vi sinh vật đòi hỏi lợng Na và Cl không nhỏ, nhng ngời ta biết rất ít về vai trò
sinh lý của chúng.Với các vi sinh vật khác nhau đòi hỏi hàm lợng Na và Cl khác

nhau.
Nhóm a mặn ít cần : 2-5 % khối lợng muối NaCl.
Nhóm a mặn vừa : 5-20 % khối lợng muối NaCl.
Nhóm a mặn cao : 20-30 % khối lợng muối NaCl.
1.4. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình xử rác thải.
1.4.1. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình ủ rác.
Quá trình ủ rác sinh hoạt dới tác dụng của vi sinh vật. Do đó, các yếu tố ảnh
hởng đến quá trình chính là các yếu tố ảnh hởng đến quá trình sinh trởng và phát
triển của vi sinh vËt.

20


Website: Email : Tel : 0918.775.368

a. Nguyªn liƯu
Nguyªn liệu dùng ủ rác tối thiểu phải đảm bảo đủ hai nguyên tố C, N, ngoài
ra P cũng là nguyên tố không thể thiếu. C vừa là nguồn năng lợng vừa là nền tảng cơ
bản tạo nên hơn 50% khối lợng tế bào vi sinh vật. N là nguyên tố tạo nên các
protein, axit nucleic, amino axit, enzym và các coenzym cần thiết cho sự sinh trởng
và chức năng của tế bào, sinh khối có trên 50% protein cần lợng N dồi dào để phát
triển nhanh. Nếu nguyên liệu quá ít N hệ nguyên liệu sẽ không sinh nhiệt, dẫn đến
quá trình tự phân huỷ chậm. Ngợc lại, nếu N quá nhiều, nhiệt độ tăng quá cao có thể
gây chết vi sinh vật, dễ chuyển sang dạng phân huỷ kị khí và gây mùi.
N d thừa sẽ đợc giải phóng dới dạng ammoniac, tạo ra mùi và làm mất đi
nguồn N có giá trị.
Vì vậy, khi sử dụng nguyên liệu có hàm lợng N cao (nh rau, cỏ tơi) cần phải
đảm bảo lợng oxi trao đổi.
Hầu hết các nguyên liệu ủ rác với mục đích lấy sản phẩm làm nguồn phân
bón có tỉ lệ C/N tối u là 30/1 (khối lợng). Bởi vì vi sinh vật cần tỷ lệ này cho quá

trình trao đổi chất. Để tối u tỉ lệ này có thể thêm vào lợng chất thải giấy (C/N =300),
chất thải nhà bếp (C/N =25), bùn cống (C/N = 15), rơm (C/N =128), mùn ca (C/N =
500).
Trong quá trình phân huỷ, C chuyển thành CO 2 còn N mất ít hơn do đó tỉ lệ
C/N giảm dần. Sau khi hoàn thành quá trình phân huỷ tỉ lệ C/N = 15 - 20 để phù hợp
làm phân bón cho cây trồng. Đây là tỷ lệ dinh dỡng của đất canh tác. Nếu tỷ lệ C/N
của phân hữu cơ < 20 thì Nitơ bị loại khỏi đất và nếu tỷ lệ này < 15 thì Nitơ bị giải
phóng gây ảnh hởng độc hại cho cây trồng.
Vật liệu dùng trong quá trình ủ rác đòi hỏi phải là những hợp chất hữu cơ có
thể phân huỷ sinh học. Tổng các chất hữu cơ (TOS) bao gồm các hợp chất hữu cơ
hoạt động có khả năng phân huỷ (DOS), các chất không bị phân huỷ (NOS). Tuỳ
theo tỷ lệ của TOS và DOS mà có thể đạt đợc sự giảm thể tích bằng quá trình phân
huỷ sinh học.

21


Website: Email : Tel : 0918.775.368

B¶ng 6 : Độ phân huỷ sinh học và phần trăm của thành phần hữu cơ trong
chất thải sinh học.
Thành phần chất thải
sinh hoạt
Hyđrocacbon

Độ phân huỷ

Chất thải sinh

sinh học

hoạt
(%)
Vết

Hầu nh không
phân huỷ

Cacbonhydrat
Đờng, tinh bột
Hemixenlulo
Xenlulo
Lignin
Dầu, mỡ, sáp
Protein
Chất dịch thực vật
Chất sừng

Rất tốt
Rất tốt
Tốt
Khó khăn
Tốt

11
63

Rất tốt
Rất khó

4

19
3

b. Độ ẩm.
Độ ẩm phù hợp của nguyên liệu (hàm lợng nớc) cũng là yếu tố cần thiết cho
sự phân huỷ rác vì quá trình này dựa vào hoạt động của vi sinh vật. Hàm lợng nớc
30-40% sẽ tốc độ phân huỷ giảm mạnh, dới 30% quá trình dừng hẳn. Tuy nhiên, quá
nhiều nớc là điều kiện thích hợp cho quá trình phân huỷ yếm khí và gây ra mùi. Hàm
lợng nớc khác nhau đối với từng loại nguyên liệu do mỗi nguyên liệu có kích thớc,
đặc tính cấu trúc, độ rỗng riêng. Đối với hầu hết nguyên liệu ủ rác hàm lợng nớc tốt
nhất giới hạn 55-60%.
Quá trình ủ rác đồng thời là quá trình làm khô nguyên liệu do hoạt động của
vi sinh vật sinh ra nhiệt làm bay hơi nớc. Vì vậy, quá trình ủ rác chúng ta phải bổ
xung lợng nớc thích hợp.

c. PH.
Giá trị pH phải nằm giữa 7 và 9. Trong giai đoạn đầu của quá trình phân
huỷpH giảm do hình thành các axit béo, CO 2 và sự nitrat hoá nhng giá trị này tăng
trở lại sau khi có sự biến đổi vỊ sè lỵng vi khn.

22


Website: Email : Tel : 0918.775.368

d. Nhu cÇu oxi.
Oxi cho quá trình phân huỷ hiếu khí là 1g O 2/g DOS. Trong quá trình ủ rác,
sự phân huỷ chất hữu cơ giảm dần theo thời gian. Oxi tiêu thụ nhiều nhất khi nhiệt

đô khoảg 60oC.
e. Sự sục khí.
Trong các thùng phân hủy rác cần thiết thực hiện quá trình sục khí. Oxi đợc
cung cấp trong quá trình sục khí là nhiều hơn lợng cần thiết về mặt lý thuyết để quá
trình phân huỷ hiếu khí đợc đảm bảo lien tục. Sự cung cấp không khí đủ có thể dẫn
đến chấm dứt quá trình lên men cũng nh làm tăng các chất độc hại.
f. Bề mặt hoạt động.
Sự phân hủy thành công đòi hỏi vùng bề mặt hoạt động phải đủ sao cho độ
hoạt động của vi sinh vật là lớn nhất tính theo vật liệu thô. Đây là lý do chủ yếu giải
thích tại sao vật liệu phải đợc làm giảm kích thớc trớc khi thực hiện quá trình phân
huỷ sinh học.
1.4.2. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình xử lý nớc rác.
Nớc rác rò rỉ sau quá trình phân huỷ tiếp tục đợc xử lý bằng phơng pháp hoá
học và phơng pháp sinh học. Quá trình xử lý nớc rác bằng phơng pháp bùn hoạt tính.
Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình sinh trởng và phát triển của vi sinh vật.
a. Nhiệt độ.
Trong thực tế xử lý, nhiệt độ nớc rác duy trì ở 20-25 oC. Khi nhiệt độ tăng lên
quá ngỡng vi khuẩn sẽ ngừng hoạt động, còn nhiệt độ quá thấp thì tốc độ làm sạch
giảm, các quá trình nitrát hoá, hoạt hoá keo tụ và lắng của bùn cũng bị giảm. Tuy nhiên,
nhiệt độ tăng độ hoà tan oxy vào nớc rác giảm.
b. PH.
PH ảnh hởng đến quá trình xử lý nớc rác vì pH ảnh hởng đến hoạt tính của
enzym, do đó nó ảnh hởng tới quá trình trao đổi của vi sinh vËt. C¸c vi khuÈn trong
sinh khèi thêng sinh trởng và phát triển trong khoảng pH từ 6- 8,5. Khi pH nằm
ngoài khoảng trên sẽ làm giảm hiệu quả xư lý.
c.Oxi hoµ tan vµ sù khy trén.

23

Website: Email : Tel : 0918.775.368

Oxi hoµ tan cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn. Khi nồng độ oxy hoà
tan < 0,5 mg/l thì quá trình xử lý nớc rác bằng vi khuẩn ngừng trệ. Lợng oxy hoµ tan
tèt nhÊt lµ 1,5-4 mg/l.
Sù khuÊy trén lµm bùn hoạt tính tiếp xúc với chất thải trong nớc rác. Quá
trình xử lý hơn.
d. Thành phần và chất lợng của nớc rác.
Nớc rác rò rỉ chứa hầu hết các hợp chất hữu cơ giàu dinh dỡng. Vi khuẩn có
thể sử dụng nguồn dinh dỡng này trong quá trình đồng hoá để sinh trởng và phát
triển. Tuỳ nồng độ hợp chất hữu cơ có trong nớc rác mà mỗi loại vi sinh vật có sự
sinh trởng và phát triển khác nhau. Vì sự sinh trởng và phát triển của vi sinh vật phụ
thuộc vào giải nồng độ thức ăn.
Chúng sẽ tiến hành đồng hoá những loại thức ăn dễ tiêu hoá trớc, thức ăn khó
tiêu hoá sau.

24


Website: Email : Tel : 0918.775.368

PhÇn II: Thùc nghiệm
2.1. Mục đích của thực nghiệm.
- Phân lập và tuyển chọn một số vi khuẩn có khả năng phân giải xenlulo.
-

ứng dụng vào quá trình xử lý rác thải sinh hoạt.

-

Tiến hành xử lý nớc rác sau quá trình phân huỷ.

2.2 Một số phơng pháp nghiên cứu vi sinh vật học.
2.2.1. Phơng pháp chuẩn bị môi trờng dinh dỡng.
Muốn phân lập, nhân giống, giữ giống các loại vi sinh vật cũng nh muốn nuôi
cấy để nghiên cứu các đặc điểm sinh học của chúng, cần phải sử dụng các môi trờng
dinh dỡng. Môi trờng dinh dỡng không những phải cung cấp đầy đủ các chất dinh dỡng cần thiết đối với sự phát triển của vi sinh vật mà phải có các điều kiện vật lý và
hoá học phù hợp với các hoạt động sống của chúng.
Căn cứ vào mục đích sử dụng ngời ta phân môi trờng thành các loại khác
nhau: môi trờng cơ sở, môi trờng phân lập, môi trờng nhân giống, môi trờng lên
men, môi trờng kiểm tra.
Để nuôi cấy vi sinh vật có thể sử dụng môi trờng dịch thể (lỏng) hoặc môi trờng đặc. Muốn chế tạo môi trờng đặc ngời ta sử dụng thạch hoặc gelatin. Thạch là
một loại chất lấy từ một số loại tảo biển. Thông thờng thạch dùng trong các phòng
thí nghiệm có dạng sợi hay bột, màu trắng hay vàng nhạt.
Để nuôi cấy các loại vi khuẩn ngời ta thờng sử dụng môi trờng làm bằng nớc
thịt hoặc cao thịt có cho thêm pepton. Pepton là một sản phẩm phân huỷ không triệt
để của protein. Đó là hỗn hợp nhiều polypeptit khác nhau, một số peptit phân tử thấp
và cả các axit amin phân tử cao tự do. Đặc điểm của pepton là dễ tan trong nớc không
bị kết tủa nhiệt độ cao, có thể đợc vi khuẩn trực tiếp sử dụng, có tính đệm rõ rệt vì có
chứa các ion lìng tÝnh.
2.2.2 . Chn bÞ dơng cơ.
2.2.2.1. Rưa dơng cơ thủ tinh.

25