VI SINH VẬT PHÂN GIẢI CHẤT THẢI HỮU CƠ

GV hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Giang
1
Hà Nội, tháng 03 năm 2014
VI SINH VẬT PHÂN GIẢI CHẤT
THẢI HỮU CƠ
NỘI DUNG

CHẤT THẢI HỮU CƠ

CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ

VI SINH VẬT PHÂN HỦY CHẤT THẢI
HỮU CƠ

CÁC BIỆN PHÁP SINH HỌC XỬ LÝ
CHẤT THẢI HỮU CƠ

KẾT LUẬN
2
Các nguồn chất thải hữu cơ
Phế phụ phẩm nông nghiệp
Rác thải sinh hoạt
Rác thải sau chế biến
3
Thành phần chất thải hữu cơ
4
Thành phần chất thải hữu cơ
5
Cellulose

Chiếm 50% tổng số trên trái đất

HĐC

Tồn tại trong mối liên kết chặt
với các polysaccarit khác như
lignin, hemicellulose, pectin tạo
liên kết bền vững

Cellulose thường có mặt ở các
dạng

+ phế thải nông nghiệp: rơm rạ,
lá cây, vỏ các loại cây

Phế thải CN thực phẩm: vỏ và
xơ quả, bã mía

Phế thải trong CN gỗ:mùn cưa,
gỗ vụn
6
Cơ chế phân hủy Cellulose
Năm 1950 Reese và ctv lần đầu tiên đã đưa ra cơ chế phân giải
cellulose
Trong đó Cx tương ứng với exoglucanza
C1 tương ứng với endogluanaza là enzym ko đặc hiệu làm
trương xelluloza tự nhiên thành chuỗi xelluloza hoạt động và bị enzym
Cx phân cắt thành đường hòa tan và cuối cùng thành glucoza
Những VSV phát triển trên hợp chất chứa xelluloza đã tiết ra các
enzym cellulaza để phân hủy và chuyenr hóa xelluloza
7
Hemicellulose

Hemixenluloza có khối l ợng
không nhỏ, chỉ đứng sau
xenluloza trong tế bào thực
vật,

Chúng đ ợc phân bố ở vách
tế bào. Hemixenluloza có bản
chất là polysacarit bao gồm
khoảng 150 gốc đ ờng liên
kết với nhau bằng cầu nối -
1,4 glucozit; -1,6 glucozit và
th ờng tạo thành mạch nhánh
ngắn có phân nhánh.
8
C ch phõn gii hemicellulose

Phần lớn hemixenluloza có tính chất t ơng đồng với xenluloza, tuy
nhiên hemixenluloza có phân tử l ợng nhỏ hơn và cấu trúc đơn giản
hơn.Hemixenluloza kém bền vững hơn do đó dễ phân giải hơn
xenluloza. Vi sinh vật phân giải hemixenluloza nhanh hơn là
xenluloza.
9
Lignin

Lignin là nh ng hợp chất có thành phần
cấu trúc rất phức tạp, là chất cao phân
tử đ ợc tạo thành do phản ứng ng ng
tụ từ 3 loại r ợu chủ yếu là trans-P-
cumarynic; trans connyferynic; trans-

cynapylic.

Lignin khác với xenluloza và
hemixenluloza ở chỗ hàm l ợng carbon
t ơng đối nhiều,

Cấu trúc của lignin còn có nhóm
methoxyl ( OCH3) liên kết với nhau
bằng liên kết (C C) hay (C O)
trong đó phổ biến là liên kết aryl-
glyxerin, aryl-aryl và diaryl ete. Lignin
đễ bị phân giải từng phần d ới tác dụng
củaNa2S2O3;H2SO3,CaS2O3
10
C ch phõn gii lignin

Nhiều công trình kết luận có tới 15 enzyme tham gia vào quá trình
phân giải lignin.

Ligninaza không thuỷ phân ligin thành các tiểu phần hoà tan nh
quá trình phân giải xenluloza.

Trong đó có 3 enzyme chủ chốt là:
+ Lignin pezoxidaza.
+ Mangan pezoxidaza.
+ Laccaza.
11
Tinh bột

Nhiều chất thải nông

nghiệp và công nghiệp
thực phẩm chứa tinh bột
như chất thải nhà máy
sản xuất bột mỳ, bột sắn

Tinh bột là một
polysacarit chứa hỗn
hợp amylose và
amylopectin, tỷ lệ amilose
và amilopectin thay đổi tùy
thuộc vào từng loại tinh
bột, tỷ lệ này thường từ
2:8 đến 3:7
12
Cơ chế phân giải tinh bột

Tinh bột có thể chuyển thành maltotetrose, maltose, glucose
và dextrin phân tử thấp nhờ hệ enzym amylase. Quá trình thủy
phân tinh bột qua 2 giai đoạn

Giai đoạn dextrin hóa:
α-amylase
Tinh bột > dextrin phân tử lượng thấp

Giai đoạn đường hóa: α-amylase
Dextrin > tetra và trimaltose > disaccharide &
monosaccharide.
Amylose > oligosacharide > polyglucose.
Maltose > maltotriose > maltotetrose.
13

Protein

Có nhiều chất thải hữu cơ chứa
protein như chất thải lò mổ, phân gia
súc, gia cầm , các phế thải từ nhà
máy chế biến thực phẩm

Protein chứa các chuỗi axit amin.
Liên kết với nhau bằng các liên kết
peptit. Một axitamin được cấu tạo từ
một là nhóm amin (-NH
2
), một nhóm
cacboxyl (-COOH) và nguyên tử
cacbon trung tâm đính với 1 nguyên
tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết
định tính chất của axit amin.Có 20
axit amin khác nhau trong 1 ptử
protein
14
Cơ chế phân giải protein

Protein được thủy phân bởi enzym protease thành axitamin hoặc
chuỗi peptit.Quá trình thủy phân xảy ra qua 2 giai đoạn
- Nhờ peptid-peptido hydrolase, protein bị thủy phân thành các đoạn
peptid ngắn.
- Nhờ peptid-hydrolase thủy phân tiếp các peptid thành amino acid.
Trong quá trình lên men tiếp axitamin bị phân hủy thành amin nhờ
enzym khử và giải phóng NH3 hoặc NH4(amoni)
15

Các biện pháp xử lý
16
Bin phỏp chụn lp

Chôn lấp là ph ơng pháp xử lý
lâu đời, cổ điển và đơn giản
nhất.

Ph ơng pháp này đòi hỏi nhiều
diện tích đất, và thời gian xử lý
lâu, có mùi hôi thối, sinh ra các
khí độc nh CH4, H2S, NH3 rò
rỉ, làm ô nhiễm đất, ô nhiễm
nguồn n ớc

nhiều n ớc để chống rò rỉ
ng ời ta xây bể lớn, nh ng rất
tốn kém và thời gian sử dụng
bể không đ ợc lâu .
17
Bin phỏp t

Đây là biện pháp tạm
thời khi l ợng phế thải
quá nhiều.

Biện pháp này gây ô
nhiễm môi tr ờng
không khí rất nhiêm
trọng, gây hiệu ứng

nhà kính và các loại
bệnh đ ờng hô hấp,
mặt khác biện pháp
này rất tốn nguyên
liệu đốt.
18
Biện pháp thải ra sông hồ và biển

§©y lµ biÖn ph¸p rÊt
nguy hiÓm, g©y « nhiÔm
kh«ng khÝ, nguån n íc, ư
tiªu diÖt sinh vËt sèng
d íi n íc, g©y « nhiÔm ư ư
toµn cÇu.
19
Bin phỏp sinh hc

Hiện nay, biện pháp
sinh học để xử lý phế
thải là biện pháp tối u
nhất, đang đ ợc tất cả
các n ớc sử dụng.

Biện pháp sinh học là
dùng công nghệ vi sinh
vật để phân huỷ phế
thải
20
Vi sinh vật phân giải chất thải hữu cơ
21

Vi khuẩn hiếu khí
Pseudomonas Cellulomonas

Bacillus

niêm khu n cytophagaẩ
22
Vi khuẩn kỵ khí



Clostridium Ruminococcus
23
Nấm sợi

Trichoderma Aspergillus
24
Xạ khuẩn
25