Báo cáo chuyên đề Công nghệ sinh học môi trường Ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật

GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
--------

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

Công Nghệ Sinh Học Môi Trường
Đề tài:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC
TRONG XỬ LÍ KIM LOẠI NẶNG
BẰNG VI SINH VẬT
Nhóm 5:
Đỗ Minh Quân
Phan Nguyễn Phát
Phạm Hữu Thái Sơn
Lê Thị Thùy Loan
Nguyễn Thị Thanh Tâm

14163216
14163202
14163227
14163134
14163233

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Phương Anh

Tháng 4 năm 2016

GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

MỤC LỤC

2
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

A.


ĐẶT VẤN ĐỀ

Như chúng ta đã biết, vấn đề về ô nhiễm kim loại nặng đang trở nên phổ biến
trên thế giới. Trong tự nhiên, kim loại nặng tồn tại trong ba môi trường là môi
trường khí, môi trường nước, môi trường đất. Trong công nghiệp, kim loại
nặng được sử dụng rộng rãi trong một số hoạt động công nghiệp trên hầu hết
các quốc gia. Kim loại nặng có thể được coi là nguyên tố vi lượng cần thiết
cho cây trồng và súc vật và cũng được coi là chất độc khi tồn tại ở nồng độ
vượt quá mức nhu cầu sử dụng của vi sinh vật.



Trong sự phát triển chung của nền kinh tế nước nhà, ngành công nghiệp đóng
một vai trò vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, mặt trái của sự phát triển này
chính là vấn đề ô nhiễm môi trường, một lượng lớn chất thải ( khí thải, nước
thải, chất thải rắn) là nguy cơ phát sinh và nguy cơ tiềm tàng tác động đến

môi trường cũng như sức khỏe cộng đồng, làm ảnh hưởng lớn đến đời sống
của các sinh vật.



Một trong những nguyên nhân gây ra sự tác hại đó chính là sự ô nhiễm các
kim loại nặng trong nước làm ảnh hưởng trực tiếp đến các sinh vật dưới nước
cũng như sức khỏe con người. Kim loại nặng tồn tại trong nước thải của nhiều
ngành công nghiệp với nồng độ vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây những tác
động tiêu cực tới môi trường. Đứng trước những thách thức đó, việc đi tìm lời
giải cho bài toán môi trường nói chung và vấn đề xử lý nước thải ô nhiễm kim
loại nặng nói riêng đang được quan tâm sâu sắc. Trong những năm gần đây,
việc nghiên cứu loại bỏ các kim loại trong nước bằng các vật liệu tự nhiên là
một trong những hướng nghiên cứu mới, thân thiện với môi trường do ít hoặc
không phải bổ sung các hóa chất vào dòng thải nên không gây các ảnh hưởng
thứ cấp tới môi trường mà còn có thể thu hồi kim loại.

Ä Một trong những phương pháp đang được chú trọng nhất là dùng vi sinh vật

để xử lý kim loại nặng trong nước.

Tại Sao Nên Dùng Vi Sinh Vật Để Xử Lý Kim Loại Nặng ?
Trong bảo vệ môi trường, người ta đã sử dụng vi sinh vật làm sạch môi trường,
xử lý các chất thải độc hại. Nhờ khả năng hấp thụ kim loại nặng trên bề mặt tế
bào đã làm thay đổi trạng thái oxy hóa khử của kim loại sẽ tách bỏ kim loại
trong nước thải. Ngoài ra phương pháp sử dụng vi sinh vật để xử lý với giá
thành khá thấp và thu nhận kim loại ở mức độ cao. Chính vì thế, người ta đã
dùng vi sinh vật để xử lý kim loại nặng. Đây cũng là lí do nhóm mình nghiên
cứu và tìm hiểu về chuyên đề này.
3

Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

B.
I.
1.

NỘI DUNG

Tìm hiểu chung về kim loại nặng
Định nghĩa:

"Kim loại nặng" hay còn gọi là "nguyên tố vết" là những kim loại có tỷ
trọng lớn hơn 5g/cm3. Chúng có thể tồn tại trong khí quyển (dạng hơi), thủy
quyển (các muối hòa tan), địa quyển (dạng rắn không tan, khoáng, quặng,...) và
sinh quyển (trong cơ thể con người, động thực vật).
2.

Nguồn gốc:

Hầu hết các kim loại trong nước tồn tại dưới dạng ion, chúng có nguồn
gốc tự nhiên và nhân tạo:

NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN

Kim loại trong đất đá,
xâm nhập vào thủy vực
qua quá trình tự nhiên,

phong hóa
xói mòn.

Rửa trôi từ nơi khai
khoáng và những vùng
đổ bỏ
chất thải rắn

Từ ô nhiễm
không khí.

4
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

NGUỒN GỐC NHÂN TẠO

Công nghiệp

Nông nghiệp

- Đốt cháy các nhiên
liệu hóa thạch.
- Hoạt động sản xuất,
xả thải ở nhà máy,
công nghiệp.
- Khai thác khoáng
sản.

3. Ảnh

- Phân bón.
- Thuốc bảo vệ
thực vật.

Khác

- Nước thải trong
sinh hoạt.
- Giao thông vận tải.
- Thực phẩm và phụ
gia thực phẩm.
- Mỹ phẩm.

hưởng đến sinh vật

Một số kim loại cần cho sự phát triển của sinh vật và chúng được coi là
nguyên tố vi lượng. Một số không cần thiết cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh
vật có thể không gây nguy hiểm gì. Kim loại nặng gây độc hại với môi trường
và cơ thể sinh vật khi hàm lượng của chúng vượt qua tiêu chuẩn cho phép.

5
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

4. Tác

hại của kim loại nặng đến con người:

Các chất quan trọng nhất mà chúng ta cần nghiên cứu đến như: Chì (Pb),
Thủy ngân (Hg), Asen (As), Cadimi (Cd), Crom (Cr), Niken (Ni), Đồng (Cu),
Mangan (Mn),...
 Chì (Pb): Là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khỏe con người. Chì

gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động
lên hệ enzim có nhóm hoạt động chứa hydro. Chì tích tụ ở xương, kìm
hãm quá trình chuyển hóa canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hóa
vitamin D.
Ä Tiêu chuẩn tối đa cho phép theo WHO nồng độ chì trong nước uống là
0,005mg/ml
 Thủy ngân (Hg): Tính độc của thủy ngân phụ thuộc vào dạng hóa học

của nó. Thủy ngân có khả năng làm thay đổi hàm lượng kali, thay đổi cân
bằng axit bazo của các mô, làm thiếu hụt năng lượng cung cấp cho tế bào
thần kinh. Trong nước, metyl thủy ngân là dạng độc nhất, nó làm phân liệt
nhiễm sắc thể và ngăn cản quá trình phân chia tế bào.
Ä Nồng độ tối đa cho phép của WHO trong nước uống là 1mg/l, nước
nuôi thủy sản là 0,5mg/l
 Asen (As): Nồng độ thấp thì kích thích sinh trưởng, nồng độ cao gây độc

cho động thực vật. Asen có thể gây ra 10 căn bệnh khác nhau. Các ảnh
hưởng chính đối với sức khỏe con người là làm keo tụ protein và phá hủy
quá trình photpho hóa, gây ung thư tiểu mô da, phổi, phế quản, xoang,...
Ä Tiêu chuẩn cho phép theo WHO nồng độ asen trong nước uống là
50mg/l
 Cadimi (Cd): Cadimi xâm nhập vào cơ thể được tích tụ ở thận và xương,

gây nhiễu hoạt động của môt số enzim, gây tăng huyết áp, ung thư phổi,
thủng vách ngăn mũi, làm rối loạn chức năng thận, phá hủy tủy xương,
gây ảnh hưởng tới nội tiết, máu, tim mạch.
Ä Tiêu chuẩn theo WHO cho nước uống là 0,003mg/l
 Crom (Cr): Cr (III) không độc nhưng Cr (VI) độc đối với động thực vật.

Với người Cr (VI) gây loét dạ dày, ruột non, viêm gan, viêm thận, ung thư
phổi.
Ä Tiêu chuẩn WHO quy định hàm lương Crom trong nước uống là
0,005mg/l

II. Cơ sở khoa học của phương pháp
6
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh
1.

Cơ sở khoa học chung
Nhờ khả năng hấp thụ các kim loại lên bề mặt tế bào vi sinh vật trong các
hệ thống xử lý gây tác động lên trạng thái oxy hóa khử của các ion kim loại
nhờ đó có thể tách bỏ các ion kim loại nặng trong nước thải.
Hiệu quả của quá trình lọc kim loại phụ thuộc vào hệ vi khuẩn trong nước.
Nhiều vi sinh vật có thể phân hủy bộ khung cacbon của các phức kim loại
và như vậy làm cố định, giảm khả năng phát tán các ion kim loại một lần
nữa.
Tiếp cận hướng nghiên cứu mới: sử dụng vật liệu có nguồn gốc là VSV
thân thiện với môi trường đồng thời có thể thu hồi kim loại và tái sử dụng

Đóng góp các vật liệu mới vào danh sách những vật liệu mới có khả năng
loại bỏ kim loại nặng
Góp phần làm rõ nguyên lý và động học của quá trình xử lý kim loại nặng
bằng sinh khối của vi sinh vật.
Các kết quả nghiên cứu về khả năng loại bỏ Pb(II), Cd(II), Cu(II), Zn(II),
Ni(II) và Cr(VI) có hiệu quả rõ rệt về mặt xử lý kim loại nặng cũng như
hiệu quả về kinh tế.
Vật liệu sinh học có ưu thế lớn là dễ hình thành, giá thành thấp, ít độc hại,
hiệu quả xử lý tốt, ít hóa chất, chất lượng thải tạo ra nhỏ và dễ xử lý, có thể
tái tạo lại vật liệu hấp phụ
Nhiều loại vi khuẩn, nấm men, tảo có thể hấp thu chủ động và tích tụ các
ion kim loại trong tế bào nhờ hệ thống vận chuyển chủ động có thể hoạt
động ngược với gradient nồng độ và tiêu tốn năng lượng. Ngược lại sự hấp
thụ bề mặt là quá trình bị động, theo gradient nồng độ mà không sử dụng
năng lượng và có thể trung gian qua các tế bào không hoạt động

















2.

Phương pháp sinh học

a. Nguyên lý
 Hấp thụ lên bề mặt tế bào nhờ các nhóm chức trên thành tế bào:

COOH, OH, phenol,… có thể tạo phức với ion kim loại.
 Hấp thụ chủ động và tích tụ ion kim loại trong tế bào nhờ hệ thống vận
chuyển chủ động ngược Gradient nồng độ.
b. Cơ chế của phương pháp
þ Phương pháp sinh học là phương pháp sử dụng những vi sinh vật đặc

trưng chỉ xuất hiện trong môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng và có
khả năng tích lũy kim loại nặng trong cơ thể.
þ Các vi sinh vật thường sử dụng như tảo,nấm, vi khuẩn, v.v.. Ngoài ra
7
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

còn có một số loài thực vật sống trong môi trường ô nhiễm kim loại
nặng có khả năng hấp thụ và tách các kim loại nặng độc hại như: Cỏ
Vertiver, cải xoong, cây dương xỉ, cây thơm ổi, v.v.. Thực vật có nhiều
phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi
trường.
c. Cơ chế hấp thụ kim loại nặng ở sinh vật như sau:

 Giai đoạn 1: Tích tụ các kim loại nặng và sinh khối, làm giảm nồng

độ các kim loại này ở trong nước.
 Giai đoạn 2: Sau quá trình phát triển ở mức tối đa sinh khối, vi sinh
vật thường lắng xuống đáy bùn hoặc kết thành mảng nổi trên bề mặt
và cần phải lọc hoặc thu sinh khối ra khỏi môi trường nước.
d. Một số vi sinh vật tham gia

 Chlorella vulgaris
Có thể xử lý Ni, Cu:
Nồng độ 5ppm kết quả xử lý đạt trên
trong vòng 60 phút để tăng hiệu quả
hiệu quả xử lý còn khoảng 10 – 20%

90% Cu và gần 70% Ni
xử lý từ 5pp đến 50ppm
trong vòng 120 phút
Chlorella vulgaris

 Scendesmus abudans
Khả năng hấp thụ cadimi là 62mg/l
giờ (theo nghiên cứu của Patricia
A.Terry)

trong khoảng 36

Scendesmus abudans
 Saccharomyces cerevisiae:
Hấp thụ một số Kim loại nặng: Cu 2+ ,
Pb2+ , Zn2+ . Khả năng hấp thu theo

thứ tự Pb2+, Cu2+, Zn2+, trong 48h
nồng độ giảm xuống tương ứng còn
37.5, 3905 mg/l
8
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

Saccharomyces cerevisiae









 Nấm men S. cerevisiae
Sinh trưởng tốt nhất trong khoảng nhiệt độ 27-330C, pH 4,5 – 5,5.
Chịu được độ cồn, chịu mặn tốt và chịu được pH thấp
 Nên khi nuôi cấy trong môi trường axit mạnh có thể giảm khả năng
nhiễm vi khuẩn lạ của chúng
S. cerevisiae là tác nhân mang và tích lũy kim loại (Pb, Hg, Cr, Mn, Cu, Zn,
Cd...) vào tế bào cơ thể với mức độ khác nhau khi sinh trưởng trong môi
trường có mặt các kim loại nặng này. Các kim loại Cu, Zn, Mn có ảnh hưởng
dương tính lên hoạt động hô hấp và tốc độ phát triển của S. cerevisiae.
Tác động độc hại của KLN đến cơ thể sinh vật giảm theo trật tự: Hg 2+ > Cd2+
> Cu2+ > Ni2+ > Zn2+ > Pb2+ .

Sự hấp thu kim loại ở S. cerevisiae diễn ra ở cả tế bào sống và tế bào chết.
Quá trình hấp thu Cu, Zn, Pb ở tế bào nấm men S. cerevisiae được giải thích
như sau: Đầu tiên, Cu sẽ tham gia vào quá trình tổng hợp metallo thionein,
sau đó metallo thionein bao quanh kim loại và bảo vệ S.cerevisiae khỏi độc
tính của kim loại nặng. Sức đề kháng của S. cerevisiae với ion Cu 2+ liên
quan đến sự tạo thành liên kết kim loại-protein (metallo thionein), sự khoáng
hóa và sự tích tụ tạm thời tại không bào. Sự tích lũy kẽm trong nấm men do
kẽm kích thích sự hình thành liên kết acetaldehyde với alcohol
dehydrogenase. Kẽm thúc đẩy sự tổng hợp nhân bào, thiếu kẽm sẽ kìm hãm
sự phát triển của tế bào. Theo quan điểm di truyền học, sự tích lũy liên quan
đến quá trình trao đổi chất và cấu tạo tế bào.
Bảng 3. Sự tích tụ các kim loại nặng bằng vi sinh vật và tảo
Vi sinh vật

Nguyên tố

Lượng tích tụ ( %
khối lượng khô )

Vi khuẩn
Vi khuẩn (170 chủng)

Cadmium

0,2

Vi khuẩn ( 137 chủng )

Đồng

Vi khuẩn ( 19 chủng )

Bạc

Vi khuẩn ( 3 chủng)

Uranium

8-9

Actinomyceles ( 5 chủng )

Uranium

8-9

Streptomyces ( 12 chủng )

Uranium

2-14

< 0,05 – 0,5
0,7 – 4,4

9
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

S. viridochromogenes

Uranium

30

S. lonwoodensis

Uranium

44

Bacillus sp.( 9 chủng )

Uranium

3-5

Hỗn hợp vi khuẩn

Cadmium

0,22

Hỗn hợp vi khuẩn

Đồng

30

Hỗn hợp vi khuẩn

Bạc

32

Citrobacter sp.

Chì

34-40

Citrobacter sp

Cadmium

13,5

 Đối với bùn có hàm lượng kim loại nặng cao, người ta có thể dung một
số chủng vi khuẩn để xử lý, trong đó có các loài Thiobacillus
ferrooxydans và Thiobacillus oxydans. Qua xử lý bằng các vi khuẩn này,
nồng độ kim loại nặng trong bùn giảm từ 25 – gần 100% và sử dụng vi
sinh vật khử kim loại nặng ở bùn.
Ä T. ferrooxidans là các vi khuẩn hoạt động mạnh nhất trong chất thải mỏ

do ô nhiễm axit và kim loại. T. ferrooxidans bắt nguồn năng lượng từ
quá trình oxy hóa của sắt II thành sắt III

Ä Ferrooxidans khả

năng oxy hóa kim loại từ quặng. Về cơ
bản, A. ferrooxidans trao đổi chất oxy hóa có lợi vì nó có thể tấn công
không hòa tan sulfide có chứa khoáng chất (ví dụ như đồng, chì, kẽm
và niken) và bí mật họ sunfat kim loại hòa tan (19). Những dư lượng
bụi được biết đến có chứa hàm lượng giá trị của kim loại mà không bị
huỷ, thải bỏ. Trong một thí nghiệm, trên 90% có sẵn Cu, Zn, Ni và Al
10

Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

đã được lọc.

III. Cách tiếp cận phương pháp
Trong nhiều biện pháp xử lý ô nhiễm, biện pháp sinh học được mọi người
đặc biệt quan tâm sử dụng. So với các biện pháp vật lý, hoá học, biện pháp sinh
học chiếm vai trò quan trọng về quy mô cũng như giá thành đâu tư, do chi phí
năng lượng cho một đơn vị khối lượng chất khử là ít nhất. Đặc biệt xử lý bằng
biện pháp sinh học sẽ không gây tái ô nhiễm môi trường - một nhược điểm mà
biện pháp hoá học hay mắc phải. Biện pháp sinh học sử dụng một đặc điểm rất
quý của vi sinh vật , đặc điểm đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu và
các nhà sản xuất là khả năng đồng hoá được rất nhiều nguồn cơ chất khác nhau
của vi sinh vật, từ tinh bột, cellulose, cả nguồn dầu mỏ và dẫn xuất của nó đến
các hợp chất cao phân tử khác như protein, lipid, cùng các kim loại nặng như
chì, thuỷ ngân ... Thực chất của phương pháp này là nhờ hoạt động sống của vi
sinh vật (sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng có trong nước thải
làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng) để biến đổi các hợp chất hữu cơ cao

phân tử có trong nước thải thành các hợp chất đơn giản hơn. Trong quá trình
dinh dưỡng này vi sinh vật sẽ nhận được các chất làm vật liệu để xây dựng tế
bào, sinh trưởng và sinh sản, nên sinh khối được tăng lên.
 Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại nặng bởi vi khuẩn Bacillus subtilis có biểu

hiện polyhistidine 6x trên bề mặt tế bào.
Nghiên cứu sự hấp phụ Cu2+, Ni2+ bởi vi khuẩn Bacillus subtilis được biến
đổi di truyền có mang polyhistidine trên bề mặt tế bào. Tác giả đã nghiên
cứu đặc điểm ảnh hưởng của pH dung dịch, nồng độ ban đầu của ion trong
dung dịch lên khả năng hấp phụ kim loại; khảo sát mô hình hấp phụ đẳng
nhiệt, đặc điểm gắn của ion và động học biểu kiến của sự hấp phụ Cu 2+, Ni2+
trong dung dịch bởi sinh khối vi khuẩn B. subtilis.
 Nghiên cứu sự hấp phụ ion kim loại bởi sinh khối nấm mốc.

Tác giả đã thực hiện sàng lọc, phân lập và định danh được 5 chủng có tính
11
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

kháng Cu2+ và
Ni2+ thuộc 5 loài nấm mốc khác nhau là Aspergillus
niger, A. oryzae, Penicillium chrysogenum, Trichoderma harziamnum
và Mucor racemosus.
Chủng A. niger có tính kháng cao nhất được chọn làm đối tượng cho các
nghiên cứu tiếp theo về đặc điểm hấp phụ kim loại của sinh khối nấm mốc
như: ảnh hưởng của phương pháp tiền xử lý sinh khối và ảnh hưởng của cấu
trúc, thành phần bề mặt hệ sợi của sinh khối theo thời gian nuôi cấy đến khả
năng hấp phụ ion kim loại; ảnh hưởng của pH dung dịch, nồng độ ban đầu

của ion trong dung dịch lên khả năng hấp phụ ion kim loại; khảo sát mô hình
hấp phụ đẳng nhiệt, và động học biểu kiến của sự hấp phụ Cu 2+ , Ni2+ trong
dung dịch bởi sinh khối A. niger.
 Nghiên cứu mô hình thực nghiệm sử dụng màng sinh khối nấm mốc A. niger

để hấp phụ kim loại trong nước.
Trong nội dung này, tác giả đã khảo sát hiệu quả xử lý Cu2+, Ni2+ bằng mô
hình
1
lớp
và
2
lớp
màng
sinh
khối
A.
niger và phân tích sự thay đổi cấu trúc bề mặt màng sinh khối trước và sau
khi hấp phụ Cu2+ , Ni2+ trong dung dịch.
 Nghiên cứu mô hình thực nghiệm lớp cố định dựa trên sinh khối nấm mốc A.

niger và giá thể rơm để hấp phụ kim loại nặng trong nước.
Trước tiên, tác giả đã khảo sát các đặc điểm hấp phụ kim loại nặng của
giá thể rơm như đường đẳng nhiệt hấp phụ, ảnh hưởng của pH, nhiệt độ của
dung dịch, nồng độ ban đầu của ion trong dung dịch đối với sự hấp phụ Cu 2+,
Cd2+, phương trình động học biểu kiến của sự hấp phụ Cu 2+, Cd2+ bởi rơm.
Tiếp theo, tác giả khảo sát mô hình thực nghiệm lớp cố định hấp phụ kim
loại nặng trong dung dịch bằng giá thể rơm với các nội dung: ảnh hưởng của
pH, nhiệt độ, tốc độ dòng và kích thước rơm lên hiệu quả hấp phụ ion kim
loại của mô hình. Sau đó, tác giả đã khảo sát mô hình thực nghiệm lớp cố

định rơm – A. niger để hấp phụ kim loại nặng trong dung dịch với các nội
dung: khảo sát hiệu quả loại bỏ Ni 2+ của mô hình lớp cố định rơm – A.
niger, ảnh hưởng của tốc độ dòng trong mô hình cố định với giá thể rơm –
nấm mốc, phân tích sự thay đổi về cấu trúc và thành phần nguyên tố bề mặt
lớp cố định rơm – nấm mốc. Cuối cùng, tác giả đã sử dụng phương pháp mô
hình hóa thực nghiệm để tối ưu hóa các điều kiện vận hành mô hình thực
nghiệm lớp cố định dùng rơm – A. niger để hấp phụ ion kim loại nặng trong
dung dịch.
 Nhóm nhà khoa học do tiến sĩ F.Reith dẫn đầu thu được những hạt vàng có

kích thước 0,1 - 2,5 mm nằm rải rác tại 2 mỏ vàng ở Úc và phát hiện có dấu
vết của vi khuẩn trên ở 80% số vàng thu thập. Từ đó, họ cho rằng vi khuẩn
Ralstonia metallidurans có công dụng như các máy lọc đất siêu nhỏ, hấp thu
kim loại nặng ở trạng thái hòa tan và chuyển chúng sang dạng cứng và ít độc
hại hơn. Đây quả là điều kỳ diệu vì thông thường kim loại nặng không
những độc hại đối với con người mà còn ảnh hưởng đến các vi sinh vật.
12
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

 Vi sinh vật chuyển hoá kim loại có thể là lời giải cho một trong những vấn

đề môi trường lớn nhất nước Mỹ:
Hàng trăm tỷ lít nước ngầm bị ô nhiễm bởi uranium và các loại hoá
chất độc hại khác. Mỏ uranium lộ thiên lớn nhất thế giới tại Mỹ. Vi sinh vật
trên được đặt tên là Geobacter. Chúng có cơ chế trao đổi chất độc nhất vô
nhị: chuyển các electron cho kim loại để lấy năng lượng từ thức ăn, giống
như cách con người hít thở oxy để phân huỷ thức ăn. Trong quá trình chuyển

electron, Geobacter biến kim loại từ dạng hoà tan thành dạng rắn, làm cho
kim loại tách khỏi nước ngầm. Vào năm 1987, Derek Lovley, một nhà vi
sinh vật tại Đại học Massachusetts Amherst, đã phát hiện Geobacter sử dụng
sắt oxide - đặc biệt là gỉ sắt - để tồn tại. Kể từ đó, ông đã tìm ra khoảng 30
loài vi sinh vật khác nhau cũng như phương pháp kích thích chúng ""hít
thở"" mọi kim loại. Cùng với Bộ Năng lượng Mỹ, Lovley và đồng nghiệp
đang triển khai một sự án làm cho Geobacter phát triển mạnh và chuyển hoá
uranium trong nước ngầm ô nhiễm. Teresa Fryberger, giám đốc Cơ quan
Khoa học Môi trường thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, cho biết phương pháp sử
dụng Geobacter để làm sạch nước ngầm ô nhiễm ưu việt hơn so với các
công nghệ hiện nay. Hiện Bộ Năng lượng phải bơm nước ô nhiễm lên bề
mặt, xử lý nó để tách chất gây ô nhiễm rồi lại bơm nước trở lại lòng đất. Tuy
nhiên, phương pháp đó không thể loại bỏ hoàn toàn ô nhiễm cũng như không
thể giải quyết vấn đề nước ngầm bị nhiễm uranium tại nhiều địa điểm do Bộ
quản lý. Vấn đề nước ngầm nhiễm uranium có từ thời kỳ Chiến tranh lạnh,
khi các mỏ và nhà máy nghiền trên toàn nước Mỹ sản xuất hàng triệu tấn
uranium oxide để chế tạo bom hạt nhân. Khi các mỏ bị đóng cửa vào những
năm 1970, chất thải phóng xạ vẫn nằm tại đó. Chúng ngấm xuống đất và làm
ô nhiễm nước ngầm. Mọi người uống phải thứ nước này có nguy cơ bị hỏng
gan và ung thư. Tình trạng đất và nước ngầm bị nhiễm uranium lan rộng bởi
chất phóng xạ này được khai thác, nghiền, tinh lọc, làm giàu, và được tái xử
lý ở các địa điểm riêng. Khó có thể đưa ra con số chính xác về mức độ ô
nhiễm song nó rất lớn.

IV. Ưu điểm, nhược điểm
Nhược Điểm:
o Thiết bị làm sạch sinh học chỉ hoạt động sau một thời gian nhất định do các
vi khuẩn cần có thời gian thích ứng và phải phát triển với số lượng đủ lớn.
o Khi chế độ công nghệ làm sạch bị phá vỡ đột ngột (sự tăng đột ngột lượng
nước thải nồng độ chất thải cao) quá trình làm sạch bị ngừng. Để khôi phục

lại chế độ công tác ổn định của thiết bị làm sạch sinh học, cần có thời gian
xem xét nguyên nhân để rồi bắt đầu lại từ đầu.

13
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

ƯU ĐIỂM

Đảm bảo về mặt
sinh thái

V.

Không gây ô
nhiễm môi
trường.

So với phương
pháp hoá lý giảm
tới 80 % nhu cầu
Rẻ hơn và an toàn về hoá chất, giảm
hơn.
tới hơn 2 lần chi
phí điện năng,
vận hành đơn
giản, sạch sẽ hơn.

Phương pháp xử lí kim loại nặng bằng việc kết hợp
thực vật và vi sinh vật
1.

Công nghệ xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật.

Qua quá trình nghiên cứu người ta đã chỉ ra rằng có nhiều sinh vật có khả
năng tích luỹ KLN trong quá trình sinh trưởng và phát triển. Do đó, phương
pháp này được ứng dụng trong thực tiễn nhằm khử độc, làm sạch các kim loại
nặng dựa trên nguyên tắc một số loại thực vật, vi sinh vật trong nước sử dụng
kim loại nặng như chất vi lượng trong phát triển sinh khối.
Theo Widerrman và Updegraff, một số sinh vật có khả năng chuyển hóa
kim loại nặng bởi cơ chế sau:

14
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

Tạo kết tủa ở dạng
hydroxit

Sử dụng thực vật hấp thụ
kim loại nặng

Tạo kết tủa ở dạng sunfit

Tạo phản ứng phức hữu cơ

Tại Việt Nam, việc xử lý nước thải tại các khu công nghiệp, các làng nghề
bằng phương pháp sinh học đang rất được quan tâm. Như vậy phương pháp xử
lý bằng vi sinh vật có nhiều ưu thế hơn các phương pháp xử lý bằng cơ chế lý
hóa ở nhiều điểm như:
 Phương pháp này phù hợp với với điều kiện làng nghề Việt Nam.
 Dễ vận hành, dễ áp dụng.
 Có thể áp dụng để xử lý dòng chất thải.
 Nguyên liệu sử dụng sẵn có trong tự nhiên ( không sử dụng hóa chất)
không gây ô nhiễm môi trường.
 Các sinh vật có khả năng chuyển hóa kim loại nặng là các vi sinh vật
nội tại có sẵn trong tự nhiên.
 Qua đó ta thấy rằng, mặc dù sự phát triển các khu công nghiệp, làng nghề

đã đạt được nhiều thành tựu và có những đóng góp nhất định cho quá trình
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước nhưng vấn đề ô nhiễm do nước thải,
đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng đang rất bức xúc và cần được xử lý triệt
để. Việc đẩy mạnh xây dựng các hệ thống xử lý nước thải tập trung là rất
cần thiết, liên quan trực tiếp đến chất lượng nước thải khi xả vào môi
trường. Đồng thời cần chú trọng vào phương pháp xử lý bằng vi sinh vật để
tăng hiệu quả, tiết kiệm và tham gia bảo vệ môi trường. Ngoài ra cũng cần
phải đề ra những chính sách phù hợp khuyến khích các khu công nghiệp,
làng nghề xây dựng tốt, kịp thời, nâng cao hiệu quả các khu xử lý nước thải
đạt tiêu chuẩn môi trường nhằm phát triển bền vững các khu công nghiệp,
làng nghề trong tương lai.
2.

Công nghệ xử lí kim loại nặng bằng thực vật.

 Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các

ion kim loại trong môi trường. Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm
với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp. Tuy
15
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

nhiên, vẫn có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống được
trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại mà còn có khả
năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của
chúng
 Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp
ứng một số điều kiện cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các
chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu được với nồng độ các
chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh Tuy nhiên, hầu hết các loài
thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao là những loài phát triển chậm và
có sinh khối thấp, trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường rất
nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao.
 Xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều
phương pháp khác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các kim loại
nặng như:
 Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các loài
thực vật có khả năng tích luỹ kim loại cao trong thân. Các loài thực vật này
phải kết hợp được 2 yếu tố là có thể tích luỹ kim loại trong thân và cho sinh
khối cao. Khi thu hoạch các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được
loại bỏ ra khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au,... có thể được
chiết tách ra khỏi cây.
 Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sự
hấp thụ của rễ hoặc kết tủa trong vùng rễ. Quá trình này làm giảm khả năng

linh động của kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm và làm giảm hàm
lượng kim loại khuếch tán vào trong các chuỗi thức ăn.
3.

Mối quan hệ giữa thực vật và vi sinh vật.

 Trong sự tương tác giữa thực vật và vi sinh vật, hệ thống rễ của thực vật

hình thành mối quan hệ tương hỗ , cộng sinh với một số lớn các vi sinh vật
khác nhau sống quanh nó. Các mối quan hệ này được coi là các nhân tố chủ
yếu xác đinh sự tồn tại, phát triển của các thực vật lẫn vi sinh vật trong đó.
 Trong mối quan hệ cộng sinh, tương hỗ này , thực vật cung cấp cho vi sinh
vật vùng rễ những nguồn cacbon hữu cơ khác nhau giúp cho vi sinh vật được
tiến hành các hoạt động trao đổi chất cũng như chuyển hó năng lượng. Đến
lượt mình, vi sinh vật ngoài việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng còn
sinh ra các chất kích thích sinh trưởng thực vật, làm giảm , khử tính độc của
kim loại, giúp cho thực vật sinh trưởng và phát triển tốt hơn. Như vậy, bổ
sung thêm chế phẩm vi sinh vật thử nghiệm hoặc là giữ nguyên khả năng
sinh trưởng của loài thực vật hoặc là kích thích chúng sinh trưởng tốt hơn.
 Qua đó ,việc kết hợp giữa thực vật và vi sinh vật trong xử lí kim loại
nặng đang là một xu hướng phổ biến được úng dụng nhiều trên thế giới.
Phương pháp này còn giúp cho việc tăng cường sự hoạt động cũng như
sự đa dạng của các vi sinh vật, giữ cho hệ sinh thái được cân bằng.
Ví dụ về ảnh hưởng của sự kết hợp vi sinh vật và thực vật đến dinh trưởng
nhóm thực vật bản địa trồng trên đất nông nghiệp bị ô nhiễm:
16
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

Trong quá trình thực nghiệm, đánh giá hiệu quả xử lý đất nông nghiệp bị
ô nhiễm kim loại nặng bằng kết hợp thực vật với vi sinh vật thì việc lựa chọn
các chủng làm tăng kích thích sinh trưởng của thực vật bản địa thường là tiêu
chí lựa chọn đầu tiên (Baker, A. J. M, R. D. Reeves and A. S. M. Hajar, 1994;
Rufes L Chaney và cộng sự, 2007).

Bảng 1. Sinh khối thu hoạch của các cây trồng thí nghiệm

stt
1
2
3
4
5
6
7
8

Công thức
CTR01: Đơn buốt
CTR02: Đơn buốt + Hỗn hợp 4 chủng vi
CTR03: Dừa nước
CTR04: Dừa nước + Hỗn hợp 4 chủng vi
sinh vật
CTR05: Mương đứng
CTR06: Mương đứng + Hỗn hợp 4 chủng vi
sinh vật
CTR07: Mương đứng + Dừa nước
CTR08: Mương đứng + Dừa nước + Hỗn

hợp 4 chủng vi sinh vật

Sinh khối tổng số khi thu
hoạch (kg/ha)
5233,80
5912,30
3375,40
3491,70
9218,90
9986,50
11277,00
11631,00

9 CTR09: Ngổ dại

6041,70

1
0
1
1
2

7708,30

CTR10: Ngổ dại + Hỗn hợp 4 chủng vi sinh
vật
CTR11: Ngổ dại + Mương đứng
CTR12: Ngổ dại + Mương đứng + Hỗn hợp
4 chủng vi sinh vật

1 CTR13: Hướng dương
3

13766,89
14877,45
8079,10
17

Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

1 CTR14: Hướng dương + Hỗn hợp 4 chủng
4 vi sinh vật
CV (%)
LSD 0,05

8976,50
9,23
178,89

Số liệu bảng 1 cho thấy:
Ảnh hưởng của kết hợp 4 chủng vi sinh tuyển chọn đến sinh trưởng của
thực vật bản địa trong điều kiện đồng ruộng sau thời gian 45 ngày kể từ khi
trồng, thì một số loại thực vật bản địa có khả năng hấp thu kim loại nặng
trong đất nông nghiệp bị ô nhiễm ở thôn Đông Mai, Chỉ Đạo, Văn Lâm,
Hưng Yên được ghi nhận với các mức độ phản ứng khác nhau.
Ngổ dại có phản ứng dương tính nhất với mức tăng 27,59%, sau đó đến

đơn buốt (12,96%),hướng dương(11,11%)và mương đứng (8,33%).
Bổ sung hỗn hợp chủng vi sinh vật vẫn không gây hiệu quả tăng sinh
khối cây dừa nước so với đối chứng (CTR04 so với CTR03)
Với mô hình sử dụng cùng lúc 2 loài thực vật, hỗn hợp chủng vi sinh
vật thử nghiệm tỏ ra không có hiệu quả đáng kể với dừa nước - mương
đứng, tuy nhiên với ngổ dại - mương đứng thì cũng có biểu hiện dù mức
tăng sinh khối không cao (8,07% so với đối chứng).
Khi có bổ sung vi sinh vật, mô hình ngổ dại - mương đứng cho tổng
sinh khối thực vật thử nghiệm lớn nhất, đạt 14877,45 kg/ha sau đó đến
mương đứng (9986,5 kg/ha), hướng dương (8976,5 kg/ha), ngổ dại
(7708,3 kg/ha), đơn buốt (5912,3 kg/ha) và thấp nhất là dừa nước
(3491,67 kg/ha). So sánh hiệu lực kích thích sinh trưởng của chế phNm vi
sinh với loài cây mà các tác giả nước ngoài đã công bố (HambuckersBerhin, F., and J. Remacle, 1990; Isao. Hasegawa, 2002) cho thấy mức
tăng sinh thực vật trồng trên các vùng đất nông nghiệp bị ô nhiễm kim
loại nặng của 4 chủng vi sinh vật phân lập được là khá ngang bằng.
4.

Một số công nghệ xử lí nước thải có chứa kim loại
nặng bằng vi sinh vật

 Công nghệ AFBR (Advance Fixed Bed Reactor) là một công nghệ

được GREE phát triển từ công nghệ FBR (Fixed Bed Reactor) được bổ sung
hệ thống sensor cảm biến DO và hệ thống điều khiển tự động hệ thống cung
cấp dưỡng khí gíup điều chỉnh hàm lượng oxi trong nước luôn ở nồng độ tối
ưu đem lại hiệu quả xử lý vượt trội đồng thời tiết kiệm điện năng tiêu thụ.
 Công nghệ FBR (Fixed Bed Reactor) là một công nghệ của GREE được ứng

dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số
18

Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

chất vô cơ như H2S, sunfit, ammonia, nitơ…Dựa trên cơ sở hoạt động của vi
sinh vật phân hủy chất hữu cơ gây ô nhiễm làm thức ăn để sinh trưởng và phát
triển, hệ thống FBR (Fixed Bed Reactor) áp dụng tích hợp cả 3 quá trình sinh
học bùn hoạt tính lơ lửng, quá trình tuỳ nghi khử nitơ phốt pho và quá trình vi
sinh vật sinh trưởng ở dạng dính bám trên vật liệu tiếp xúc đặt trong hệ thống.
Quá trình xử lí sinh học bằng công nghệ AFBR bao gồm ba giai đoạn
sau:

Oxi hóa các chất
hữu cơ

Tổng hợp tế bào
mới

Phân hủy nội
bào

Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu
năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy
hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42, … Một cách tổng quát, vi sinh
vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm nhiều loại vi khuẩn khác
nhau cùng tồn tại.
 Công nghệ xử lí nước thải bằng bể Aerotank.
 Bể Aerotank cũng là một trong những phương pháp xử lý sinh học hiếu

khí. Ưu điểm của bể là rất dễ xây dựng và vận hành.
Bể Aerotank có nhiều loại như bể Aerotank truyền thống, bể Aerotank
nhiều bậc,… Tuy nhiên bể Aerotank truyền thống sử dụng đơn giản nhất.
 Nguyên tắc hoạt động của bể Aerotank:

Công nghệ Aerotank là công nghệ được sử dụng nhiều nhất và lâu đời nhất
bởi tính hiệu quả của nó.
Aerotank là qui trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo, các chất hữu cơ dễ bị
phân hủy sinh học được vi sinh vật hiếu khí sử dụng như một chất dinh dưỡng
19
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

để sinh trưởng và phát triển. Qua đó thì sinh khối vi sinh ngày càng gia tăng
và nồng độ ô nhiễm của nước thải giảm xuống. Không khí trong bể Aerotank
được tăng cường bằng các thiết bị cấp khí: máy sục khí bề mặt, máy thổi
khí…

Bể Aerotank
 Công nghệ xử lí nước thải bằng SBR
 SBR ( Sequencing batch reactor ) Công nghệ xử lý nước thải sinh

hoạt bằng công nghệ phản ứng sinh học theo mẻ, Được giới thiệu là Giải
pháp xử lý nước thải đạt hiệu quả cao kết hợp với
 Nguyên tắc hoạt động:
 Công nghệ xử lý nước thải SBR gồm 2 cụm bể: cụm bể Selector và cụm bể

C – tech, Bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là bể xử lý nước thải bằng

phương pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục. Đây là
một dạng của bể Aerotank. Nước được dẫn vào bể Selector trước sau đó
mới qua bể C – tech. Bể Selector sẽ được sục khí liên tục tạo điều kiện cho
quá trình xử lý hiếu khí diễn ra. Nước sau đó được chuyển sang bể C-tech.
Bể SBR hoạt động theo một chu kỳ tuần hoàn với 5 pha bao gồm: Làm
20
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

đầy, sục khí, lắng, rút nước và nghỉ. Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa
kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết chuyên môn về các phản ứng sinh học. Hệ
thống SBR yêu cầu vận hành theo chu kỳ để điều khiển quá trình xử lý.
Hoạt động chu kỳ kiểm soát toàn bộ các giai đoạn của chu kỳ xử lý. Mỗi
bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết chuyên môn
về các phản ứng sinh học.

Sơ đồ qui trình của bể SBR
 Công nghệ xử lí nước thải bằng MBR.

21
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh
 Công nghệ xử lý nước thải sử dụng màng lọc MBR là công nghệ hiện đại

và được sử dụng khá phổ biến hiện nay vì những ưu điểm vượt trội.
 Công nghệ MBR là sự kết hợp của cả phương pháp sinh học và lý học.

Mỗi đơn vị MBR được cấu tạo gồm nhiều sợi rỗng liên kết với nhau, mỗi
sợi rỗng lại cấu tạo giống như một màng lọc với các lỗ lọc rất nhỏ mà một
số vi sinh không có khả năng xuyên qua. Các đơn vị MBR này sẽ liên kết
với nhau thành những module lớn hơn và đặt vào các bể xử lý.
 Nguyên tắc hoạt động:
 Cơ chế hoạt động của vi sinh vật trong công nghệ MBR cũng tương tự

như bể bùn hoạt tính hiếu khí nhưng thay vì tách bùn sinh học bằng công
nghệ lắng thì công nghệ MBR lại tách bằng màng. Vì kích thước lỗ màng
MBR rất nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm) nên bùn sinh học sẽ được giữ lại trong bể,
mật độ vi sinh cao và hiệu suất xử lý tăng. Nước sạch sẽ bơm hút sang bể
chứa và thoát ra ngoài mà không cần qua bể lắng, lọc và khử trùng. Máy
thổi khí ngoài cung cấp khí cho vi sinh hoạt động còn làm nhiệm vụ thổi
bung các màng này để hạn chế bị nghẹt màng.
 Quy trình xử lý bể sinh học bằng màng MBR (Membrane Bio Reactor) có

thể loại bỏ chất ô nhiễm và vi sinh vật rất triệt để nên hiện nay được xem là
công nghệ triển vọng nhất để xử lý nước thải.
 MBR là kỹ thuật mới xử lý nước thải kết hợp quá trình dùng màng với hệ
thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận hành SBR sục khí 3 ngăn và
công nghệ dòng chảy gián đoạn. MBR là sự cải tiến của quy trình xử lý
bằng bùn hoạt tính, trong đó việc tách cặn được thực hiện không cần đến bể
lắng bậc 2.

22
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh
 Nhờ sử dụng màng, các thể cặn được giữ lại trong bể lọc, giúp cho nước

sau xử lý có thể đưa sang công đoạn tiếp theo hoặc xả bỏ / tái sử dụng được

ngay.

 Công nghệ xử lí nước thải bằng AAO

Bể MBR

23
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật


GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh

AAO cụm từ viết tắt của 3 quá trình: Yếm khí ( Anaerobic), Thiếu khí
( Anoxic), Hiếu khí (Oxic). Công nghệ AAO là quá trình xử lý áp quá trình
xử lý sinh học liên tục dùng nhiều hệ vi sinh vật khác nhau: Hiếu khí, thiếu
khí, yếm khí để xử lý nước thải. Qúa trình xử lý như vậy cho hiệu quả xử lý
cao, đặc biệt với nước thải có hàm lượng hữu cơ Nito phốt pho cao. Tùy vào
thành phần nước thải mà thể tích các vùng Kỵ khí, thiếu khí, Hiếu khí khác
nhau. AAO được thiếu kế theo quy trình nghiêm ngặt để xử lý nhiều loại
nước thải: Nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải công nghiệp
sản xuất chế biến thực phẩm, nước thải khu công nghiệp tập trung.

Công nghệ AAO

24
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật

GVHD: ThS. Nguyễn Phương Anh
C.

KẾT LUẬN

Các hợp chất kim loại nặng thực sự gây hại nghiêm trọng đến sự tồn tại và
sinh trưởng của thực vật, động vật và con người. Càng nguy hiểm hơn, đó là
sự tích luỹ lâu dài của các hợp chất này. Chính vì thế, nếu chúng ta không
hành động từ bây giờ, các thế hệ mai sau sẽ lãnh chịu những hậu quả nghiêm
trọng. Chúng ta không thể chỉ sống và sản xuất cho hiện tại mà còn phải nghĩ
đến tương lai. Xử lí ô nhiễm kim loại nặng cũng quan trọng không kém việc
xử lí các loại hình ô nhiễm khác trên hành tinh này. Cần có các biện pháp,
chính sách nhằm phát triển bền vững các ngành sản xuất liên quan đến kim
loại nặng. Như đã tìm hiểu ở trên, ứng dụng công nghệ sinh học để xử lí kim
loại nặng là một phương pháp tốt, dễ thực hiện, tiết kiệm chi phí và có thể sử
dụng về lâu dài. Phương pháp này cần được chú ý, tập trung nghiên cứu và đề
ra chính sách thực hiện. Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác,
công nghệ sinh học cũng nên được quan tâm và đầu tư đúng cách. Các cơ
quan chính quyền nên đề ra những chính sách cụ thể và triệt để hơn cho vấn
đề này. Công nghệ sinh học, hay bất kỳ công nghệ nào khác đều không tồn tại
tách biệt. Nó được dẫn xuất nhờ những nỗ lực của con người và chịu tác động
của xã hội, văn hóa và bầu không khí chính trị. Công nghệ sinh học không
phải là một phương thuốc cho các vấn đề toàn cầu, nhưng nó là một công cụ
đầy hứa hẹn nếu sử dụng một cách thích hợp. Đầu tư vào công nghệ sinh học
đã được tiến hành đầu tiên ở các nước phát triển và vào những sản phẩm cho
phép hoàn vốn. Ứng dụng công nghệ sinh học như một vòng tuần hoàn tự
nhiên khép kín, đặc biệt là trong việc xử lí kim loại nặng, vừa hiệu quả mà
vừa tránh được sự ảnh hưởng bất lợi tới môi trường. Xử lí kim loại nặng bằng
công nghệ sinh học là một hướng đi đầy triển vọng.

D.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

/>25
Chuyên đề: Ứng dụng công nghê sinh học trong xử lí kim loại nặng bằng vi sinh vật