Đáp án đề cương vi sinh vật môi trường - ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Câu 11: Enzim là gì? Nêu vai trị và tính chất, cơ chế của enzim. Cho ví dụ về một
số enzim có ở sinh vật/ Vi sinh vật và khả năng tiếp xúc đặc biệt của enzim.
Trả lời:
*enzim:
- Enzim là 1 hợp chất protein có hoạt tính, có khả năng xúc tác đặc hiệu các phản ứng
hóa học.
- Tính chất:
+ Bản chất là protein: có đầy đủ tính chất của protein
+ Enz không đi qua màng bán thấm: Enz chỉ ra khỏi tế bào khi tế bào bị phá vỡ
+ Enz hòa tan tốt trong nước & dung dịch muối lỗng
+ Khơng tan trong các dung mơi khơng phân cực
+Có thể bị kết tủa (dưới tác dụng của nhiệt độ, tia năng lượng, dd muối...)
+ Enz có thể bị phân giải, phụ thuộc cấu trúc → Enz mất hoạt tính hồn
tồn, hoặc có thể tái tạo được.
-Vai trị:
+ đặc hiệu cho phản ứng: mỗi enzim chie xúc tác cho 1 kiểu phản ứng chẳng hạn như
phản ứng của NAD dehydrogenase trong hô hấp, lipase cắt liên kết ester nối glycerol và
axit béo có nhiều loại lipids.
+ đặc hiệu cơ chất:
Đặc hiệu tuyệt đối: enz chỉ có tác dụng lên 1 cơ chất nhất định chẳng hạn như aspartase
chuyển funarate thành L- asparate.
Đặc hiệu tương đối: enz có thể t/đ lên nhiều cơ chất có cấu trúc khác nhau nhưng tốc độ
phản ứng khác nhau chẳng hạn như phosphatase thủy phân ester của acid phosphoric;
carboxyesterase thủy phân ester của các acid carboxylic.
-Cơ chế:
Câu 12: Tâm hoạt động của enz là gì? Nêu cấu trúc của tâm hoạt động và các yếu
tố nào có thể ảnh hưởng tới hoạt tính của enzim.


Trả lời:
*Tâm hoạt động của enz gồm hai phần là Coenzim và Apoenzim. Coenzim liên kết với

Apoenzim thông qua các liên kết hóa học nhờ các gốc hoạt hóa
Cấu trúc của tâm hoạt động enz:
+Chức năng :
Trực tiếp liên kết với cơ chất, trực tiếp tham gia phản ứng
Là một điểm rất nhỏ trong phân tử Enz, nhưng quyết định hoạt động của enz
+Enzim lưỡng cấu tử: THĐ nằm trong coenzim, được hình thành bởi các nhóm chức Có
thể có ion kim loại, 1 enzim có thể có nhiều THĐ
Enzim cấu trúc bậc 4 có nhiều THĐ: THĐ của các tiểu phần và THĐ chung
+Enzim đơn cấu tử: THĐ thuộc phần protein
Được hình thành nhờ các gốc hoạt hóa của axit amin (OH, SH,...), các gốc này hướng
vào nhau, tạo điểm liên kết trực tiếp với cơ chất.
Các ion KL đóng vai trị cofactor: có thể tạo cầu nối trung gian với cơ chất .
Nếu mất ion KL → mất cầu nối , Enz khơng cịn hiệu lực
*Yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính của enz:
-Ảnh hưởng của nhiệt độ
+Nhiệt độ ảnh hưởng tới vận tốc PƯ.
+Enz có bản chất protein, bị khử hoạt tính khi to > 70oC.
+Nhìn chung enz của động vật và thực vật chịu được to thấp hơn so với enz từ VSV.
+Ảnh hưởng của to còn phụ thuộc thời gian tác dụng.
-Ảnh hưởng của pH
+pH làm thay đổi trạng thái ion hóa của enzim, làm thay đổi tính bền của phức ES
+Mỗi enzim có pH tối ưu riêng. Đa số nằm trong khoảng pH: 6-8. Một số trường hợp
đặc biệt:
pepsin: pH= 1,5-2,5: proteaza: pH = 3,7-4,5. Tripsin:pH = 8-9


-Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa và chất kìm hãm (chất ức chế)
+Chất hoạt hóa: làm enz từ trạng thái không hoạt động trở nên hoạt động hoăc từ trạng
thái hoạt động yếu trở nên mạnh hơn do có khả năng tham gia vào THĐ của enz.
VD: các vitamin, hợp chất hữu cơ, axit amin hoạt hóa, ion kim loại,…

+Chất kìm hãm: là chất làm yếu hoặc mất hoạt tính của enz. Các chất này có thể là các
ion kim loại nặng, các axit amin, protein,…
Tất cả các chất gây biến tính protein đều có khả năng kìm hãm.
-Ảnh hưởng của nồng độ enz và nồng độ cơ chất ban đầu
+Với lượng cơ chất ban đầu xác định, nồng độ enz ban đầu càng lớn thì tốc độ phản ứng
xảy ra càng nhanh.
+Với lượng enz ban đầu xác định, khi tăng dần nồng độ cơ chất thì ban đầu tốc độ PƯ
tăng, đến một lúc nào đó sự gia tăng nồng độ cơ chất không làm tăng tốc độ PƯ do tất cả
các enz đã tham gia tạo phức.
Câu 13: Nêu khái niệm đồng hóa, dị hóa, ATP. Giải thích vì sao đồng hóa, dị hóa là
hai q trình ngược nhau nhưng thống nhất trong hoạt động sống của tế bào?
Trình bày tóm tắt các con đường phân giải hydro cacbon( phân giải đường).
Trả lời:
*Khái niệm:
+Đồng hóa là quá trình tổng hợp các thành phần tương đối lớn của tế bào như
polysaccharide, lipid, protein, acid nucleic …từ những hợp chất tiền thân đơn giản.
+Dị hóa là q trình phân giải các phân tử bằng các phản ứng oxy hóa và cung cấp năng
lượng cho qtr đồng hóa.
+ATP được coi là dạng năng lượng dự trữ, nó có thể tham gia trao đổi trong các q
trình hố học khác nhau. Phần lớn là các q trình phản ứng hoạt hố như trao đổi


ydratcarbon, trao đổi axit béo, trao đổi các hợp chất chứa nitơ (axit amin,protein, axit
nucleic...)
+ATP vừa là chất tích luỹ năng lượng; đồng thời vừa là chất cung cấp năng lượng. ATP
có thể chuyển năng lượng dạng tĩnh của các liên kết hoá học thành năng lượng dạng
động, nghĩa là năng lượng kích thích các phân tử làm cho các phân tử có thể phản ứng
với nhau.
* đồng hóa, dị hóa là hai q trình ngược nhau nhưng thống nhất trong hoạt động sống
của tế bào vì

+sản phẩm trung gian của hai q trình này trong hiều khâu khơng trùng nhau.
+cả hai con đường đều xảy ra trong các cơ quan khác của tế bào.
+ có thể xảy ra dồng thời và khơng phụ thuộc nhau.
+chúng được điều hịa bằng nhưng cơ chế không giống nhau và độc lập với nhau.
+ chúng được gọi chung là những con đường trung tâm.
Vd là chu trình Krebs.
*Các con đường phân giải hydro cacbon( phân giải đường)
1. Quá trình Embden-Meyerhof-Parnas(EMP) (giai đoạn đường phân)
C6H12O6

2CH3COCOOH + 2ATP + 2NADH2
2NAD

2ATP

Axit pyruvic

2. Con đường pentozo photphat (HMP)
Con đường Oxh các chất hữu cơ cịn có tên là oxh hexozommonophotphat hoặc con
đường chuyển hóa của pentoza. Đó là sự biến đổi hiếu khí gluxit thường gặp ỏ thực vật
bậc cao và vi sinh vật.
Phản ứng đầu giống với phản ứng đường phân, khác là qtr này G-6-P bị oxh thành các
h/c cacbon thông qua nhiều phản ứng trung gian và cuối cùng lại thành G-6-P:
G-6-P + 12NADP -> 6CO2+ H2PO3+ 12NADPH2
3. Con đường Entner-Doudoroff


Entner-Doudoroff thường gặp ở các chi Pseudomonas, Rhizobium,
Azotobacter,Agrobacterium và một vài chi vi khuẩn gram âm khác.
Do con đường Entner-Doudoroff không tạo thành các phosphate đường C5 và C4 nên tế

bào vẫn cần sự hoạt động đồng thời của cả con đường pentose-P.
Glucozo -> 2 pyruvat + NADPH2+ NADH2+ ATP
Câu 14: Trình bày cơ chế và tác nhân sinh học của quá trình lên men axit lactic,
lên men rượu etylic. Qua trình này có ý nghĩa như thê nào trong công nghệ môi
trường, công nghệ thực phẩm? Phân biệt phản ứng oxy hóavà lên men.Giải thích vì
sao năng lượng được tạo ra trong phản ứng oxh lại cao hơn trong phản ứng lên
men. So sánh lên men lactic đồng tính và dị hình. So sánh lên men rượu etylic và
lên men lactic.
Trả lời:
*Cơ chế và tác nhân sinh học của quá trình lên men axit lactic, lên men rượu etylic:
-Lên men axit lactic điển hình: tạo thành 1 sp là axit lactic
Tinh bột -> C6H12O6 -> CH3COCOOH( axit pyruvic) -> CH3CHOHCOOH (axit lactic)
EM

NADH2

NAD

-Ứng dụng: lên men sữa chua, muối chua rau quả, ủ chua thức ăn cho gia súc
-Tác nhân: Streptococcus; Lacto bacterium.
* Phân biệt phản ứng oxy hóa và lên men:
Lên men (phân giải yếm
khí)
VSV yếm khí, tùy tiện

Oxi hóa (phân giải hiếu khí)

Chất nhận H+ cuối
cùng

Các chất hữu cơ

O2

Sản phẩm

Các h/ch hữu cơ: axit,
rượu, axeton
+ khí: CO2, CH4, H2

- Oxh hồn tồn: CO2 +

VSV

VSV hiếu khí, tùy tiện

H2O

- Ko hoàn toàn: h/ch h/cơ


Năng lượng tạo
thành

Nhỏ hơn

Lớn hơn (E1>E2> ELM)

*So sánh lên men lactic đồng tính và dị hình:
Sản phẩm

Lên men lactic đồng hình
Axit lactic

Con đường EMP
đường
phân
Giá trị
Có giá trị
trong cơng
nghệ
Mơi trường Kỵ khí
phản ứng
* So sánh lên men rượu etylic và lên men lactic:

Lên men lactic dị hình
Axit lactic, rượu, axit
axetic, axit sũi, CO2, H2
PP
Khơng
Kỵ khí

- Giống:
+ đây là q trình phân giải polysaccharide.
+ đều xảy ra bên ngoài tế bào
+ đây là q trình phân giải yếm khí với tác nhân là vi sinh vật
+ lên men lactic đồng hình và lên men etylic đều tạo ra 2ATP/ mol glucozo
+ cơ chất đều là glucozo
+ chất cho và chất nhận e đều là chất hữu cơ
+ tinh bột -> đường đơn

+vi khuẩn tiếp xúc sử dụng các đường đơn này để phân giải tạo ra năng lượng cho tế
bào
-Khác nhau:
Tác nhân

Lên men lactic
Vk lactic ( dồng hình và dị
hình)

Lên men etylic
Nấm men, VK


Phương
trình
Hiệu suất

pH

C6H12O6 ->
2CH3CHOHCOOH + Q (nhiệt
năng + ATP)
Cao hơn:
90%/ mol glucozo (đối với lên
men đồng hình)
60%/mol glucozo (đối với len
men dị hình)
5<

C6H12O6-> 2C2H5OH + 2CO2 +Q

( nhiệt năng và ATP)
Thấp hơn: khoảng 44%/ mol
glucozo

5->6

Câu 15: Trình bày cơ chế và tác nhân sinh học q trình chuyển hóa protein. Cho
ví dụ về một số chủng vi sinh vật tham gia quá trình.
Câu 16,17,18: Trình bày chu trình nito, photpho và lưu huỳnh. Vẽ hình minh họa.
( cơ chế, yếu tố ảnh hưởng, ví dụ ).
Câu 19: Trình bày sự phát triển của vi sinh vật trong môi trường lỏng. Vẽ đường
cong sinh trưởng của vi khuẩn và giải thích quy luật phát triển khi nuôi cấy gián
đoạn (nuôi cấy theo mẻ).
Trả lời:
* Sự phát triển của vi sinh vật trong môi trường lỏng:
-Qui luật phát triển của VSV trong môi trường lỏng (nuôi cấy gián đoạn)
+ Gđ 1: Giai đoạn tiềm phát (lag phase)- AB
VSV thích nghi với mơi trường, 1

số VSV khơng thích nghi được sẽ chết

Tốc độ sinh trưởng chậm, số lượng TB nhỏ
Cuối gđ số lượng tế bào tăng, nhưng tốc độ rất nhỏ
+Gđ 2: giai đoạn sinh trưởng (log phase)- BC: lũy tiến (số lượng tế bào tăng theo hàm
mũ). VSV phát triển với tốc độ cực đại, số lượng TB tăng rất nhanh.
Sự sinh trưởng khi nhịp độ tổng hợp các thành phần của tế bào tương đối biến hóa sẽ
biến đổi theo cho đến khi đạt tới một sự cân bằng mới.


+Gđ 3: giai đoạn cân bằng (stationary phase)- CD: Tốc độ sinh trưởng riêng giảm nhanh

do nguồn dinh dưỡng đã bắt đầu cạn kiệt, các sản phẩm trao đổi chất ức chế sự phát triển
của VSV.
Số lượng TB ở trạng thái cân bằng động: số TB mới sinh ra gần bằng số TB già chết đi.
+ Gđ 4: giai đoạn suy vong (death phase)-DE: Số lượng tế bào giảm rất nhanh, số lượng
tế bào già chiếm đa số. Nếu không bổ sung dinh dưỡng vào thì số lượng TB giảm rất
nhanh.
-Hình vẽ:

- Quy luật phát triển khi ni cấy gián đoạn (nuôi cấy theo mẻ):
Câu 20: VSV chỉ thị ô nhiễm cần có các đặc điểm gì? Cho ví dụ về một số VSV chỉ
thị cơ bản. Nêu các đặc trưng cơ bản của VSV chỉ thị E.coli. Tại sao E.coli lại được
chọn là VSV chỉ thị ô nhiễm?
Trả lời:
*Đặc điểm của VSV chỉ thị ô nhiễm:
-Để xác định một mơi trường nào đó có bị ơ nhiễm VSV, khơng thể khảo sát sự tồn tại
của tất cả các nhóm VSV gây bệnh, mà chỉ khảo sát một vài đại diện nào đó  VSV chỉ
thị ơ nhiễm.
-Các tiêu chuẩn của VSV chỉ thị ô nhiễm:
+Là một trong các VSV đường ruột của động vật máu nóng
+Có mặt khi các mầm bệnh xuất hiện và vắng mặt trong các mẫu không bị nhiễm bẩn.


+Xuất hiện với số lượng lớn hơn số lượng mầm bệnh
+Có khả năng chịu các tác động mơi trường và sự khử trùng ít nhất là ngang bằng với
mầm bệnh
+Khơng phải là tác nhân gây bệnh
+Có thể phát hiện bằng các phương pháp nhanh, đơn giản, rẻ tiền.
-Ví dụ: E.coli, Enterobacter, Klebsiella, và Citrobacter,…
* Đặc trưng cơ bản của VSV chỉ thị E.coli:
+Lên men đường lacto, sinh khí ở 42-44o C trong vòng 48h

+Tạo khuẩn lạc màu vàng ánh kim khi ni cấy hiếu khí trên mơi trường thạch Endo.
+Sự có mặt của E.coli là dấu hiệu của sự nhiễm phân từ người và các động vật máu
nóng.
+Tuy nhiên E.coli ít bền với các chất khử trùng hơn so với các virut và ngun sinh vật,
vì vậy khơng hiệu quả để đánh giá sự nhiễm bẩn do các virut và nguyên sinh vật
+Chỉ số coli: số tế bào coli/1 lit nước
(VD: tiêu chuẩn nước cấp sinh hoạt TCVN 5502-2003: E.coli: 0 TB/L)
*E.coli lại được chọn là VSV chỉ thị ô nhiễm vì:
Escherichia coli (thường được viết tắt là E. coli) hay còn được gọi là vi khuẩn đại tràng
là một trong những lồi vi khuẩn chính ký sinh trong đường ruột của động vật máu nóng
(bao gồm chim và động vật có vú). Vi khuẩn này cần thiết trong quá trình tiêu hóa thức
ăn và là thành phần của khuẩn lạc ruột. Sự có mặt của E. coli trong nước là một chỉ thị
thường gặp cho ô nhiễm phân. E. coli thuộc họ vi khuẩn Enterobacteriaceae và thường
được sử dụng làm sinh vật chỉ điểm cho các nghiên cứu về ô nhiễm nguồn nước ăn uống
và sinh hoạt.
Có nhiều loại E. coli, nhưng phần lớn chúng có thể nói là vơ hại. Tuy nhiên, một số E.
coli có thể gây tiêu chảy, và loại phổ biến nhất trong nhóm E. coli có hại này là E. coli
O157:H7. Ở vài bệnh nhân, vi khuẩn này có thể gây rối loạn máu và suy thận, thậm chí
dẫn đến tử vong.
2. Ảnh hưởng của E.coli đến sức khỏe


Nhiều người bị nhiễm E.coli mà khơng có triệu chứng và cũng không mắc bệnh. Thời
gian ủ bệnh của loại vi khuẩn này là khoảng 3-4 ngày, sau đó một loạt các triệu chứng
đường ruột xuất hiện. Các triệu chứng có thể là tiêu chảy nhe, sốt nhẹ hoặc tiêu chảy
ngắt quãng không kèm theo sốt. Tùy từng trường hợp mà biểu hiện bệnh khác nhau
nhưng phần lớn các trường hợp nhiễm E.coli thường tự hồi phục, điều trị chủ yếu bằng
bù nước và điện giải.Tuy nhiên, trong một số ít trường hợp, đặc biệt là ở trẻ em dưới 5
tuổi và người già, bệnh có thể trở nên nghiêm trọng và có thể phát triển hội chứng tăng
urê máu có tán huyết gây suy thận, xuất huyết và các vấn đề thần kinh khác. Tỷ lệ tử

vong là khoảng 3-5% ở những trường hợp này.
3. Nguy cơ ô nhiễm E.coli trong nước
Trước hết phải khẳng định đây là bệnh truyền nhiễm lây truyền qua đường phân – tay –
miệng. Chúng ta bị lây nhiễm E.coli từ phân qua các vật trung gian như bàn tay, vật
dụng, thức ăn, nước uống… và được đưa vào cơ thể qua miệng. E.coli có thể xâm nhập
vào thịt gia cầm hay thịt heo trong quá trình làm thịt nên nếu thịt bị nhiễm và khơng nấu
chín thì vi khuẩn có thể sống sót và thịt vẫn bị nhiễm khuẩn.Chúng ta cũng có thể nhiễm
E.coli qua tắm sông nếu nước bị nhiễm khuẩn hay nước chưa được khử trùng bằng
chlorine.E. coli lan truyền qua thức ăn nhiễm bẩn, các đồ uống như bơ sữa chưa tiệt
trùng hoặc nước bị ô nhiễm. Thực phẩm và nước bị nhiễm E. coli khó bị phát hiện vì
mùi vị và màu sắc khơng có gì thay đổi.Nguồn nước nhiễm bẩn là một trong những yếu
tố quan trọng hơn cả gây nên các bệnh liên quan đến tả, thương hàn, hay nhiễm trùng
máu…Phân người hay phân gia súc bị nhiễm E. coli là nguyên nhân gây lan nhiễm vào
trong nguồn nước, đặc biệt là nguồn nước ao hồ, sông, thậm chí là nước ngầm…Chúng
ta có thể bị nhiễm E. coli qua tắm sông mà nước bị nhiễm khuẩn hay nước chưa được
khử trùng bằng chlorine. Hiện nay ở nước ta, tỷ lệ người dân sử dụng nước sinh hoạt
chưa qua xử lý cịn cao. Đặc biệt sự ơ nhiễm môi trường thực sự đã tạo nên những đe
dọa lớn tới sức khỏe con người. Cách tốt nhất để phòng E. coli chính là thực hiện ăn
chín, uống nước tiệt trùng, vệ sinh môi trường, rửa tay ngay sau khi đi vệ sinh, dùng
nước đã qua xử lý để nấu nước uống và nấu ăn.
Câu 21: Nêu các đặc trưng cơ bản của vi khuẩn Shigella, Shamolela?
Trả lời:
Câu 22: Trình bày cơ chế, tác nhân sinh học của quá trình xử lý nước thải bằng
phương pháp sinh học hiếu khí. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới q trình xử lý
nước thải bằng hệ thống AEROTEN. Theo em yếu tố nào có ảnh hưởng quyết định
tới hiệu quả xử lý, tại sao?


Trả lời:
* Cơ chế, tác nhân sinh học của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

hiếu khí:
-Cơ chế: Oxy hóa nhờ VSV
+Oxy hóa các hợp chất hữu cơ không chứa N CxHyOz + (x + y/4 – z/2)O2 → xCO2 +
y/2 H2O
+Oxy hóa các hợp chất hữu cơ có chứa N
CxHyOzN + (x + y/4 – z/2 – 3/4)O2 → xCO2 + (y-3)/2H2O + NH3
(hoặc NH4+,, NH2)
+Phản ứng oxi hóa, tạo sinh khối
nCxHyOz + (x + y/4 – z/2)O2 + nNH3 → nC5H7NO2 + n(x-5)CO2 + n(y- 4)/2 H2O
+Phản ứng oxy hóa sinh khối (tự hủy của bùn)
C5H7NO2 + 5O2 → 5CO2 + 2 H2O + NH3 (NH3 → NH4+ → NO2- → NO3-)
+Oxy hóa một số chất vơ cơ:
+ Sunfat hóa:

SH- → SO42-

+ Fe2+ → Fe3+
+ Mn2+ → Mn4+
-Tác nhân sinh học: chủ yếu là VK (90-95% hợp chất hữu cơ được chuyển hóa nhờ vi
khuẩn)
*+ Các VK hh hiếu khí:
Aerobacter aerogenes
Pseudomonas putida, Pseud. stutzeri
Bacillus subtilis
Nitrobacter vinogradski; Alcaligenes và Flavobacterium (MT giàu Fe & S)
+ Các VK hh tùy tiện:


Cellulomonas bizotera
Rhodo pseudomonas (có sắc tố đỏ)

Nitrosomonas sp. (MT giàu N)
Microthrix & Thiothrix (VK dạng sợi)
+ Nguyên sinh vật:
Ciliatae (trùng tơ); Flagellatae (trùng roi)
* Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình xử lý nước thải bằng hệ thống AEROTEN:
-Nồng độ oxi hòa tan (DO):
+Tối ưu: DO >= 4 mg/L
+Nếu DO < 2 mg/L, VK hô hấp tùy tiện phát triển, VK dạng sợi, VK Rhodo
pseudomonas phát triển.Nhu cầu oxi phụ thuộc: bản chất BOD của nước thải và tải trọng
BOD BOD càng lớn, nhu cầu oxi càng lớn
+ Hệ số oxi hóa của BOD:
Hệ số oxi hóa COD nói chung: 0,68 (oxi hóa 1 mg COD cần 0,68 mg O2) Hệ số oxi hóa
BOD5 (phân tử lượng nhỏ): 1,0
Hệ số oxi hóa BOD (chậm chuyển hóa): 1,42
Hệ số oxi hóa hợp chất hữu cơ chứa nitơ: 4,32
Hệ số oxi hóa sinh khối: 6,27
-Nhiệt độ Top= 25-32oC
Nhiệt độ thấp, nồng độ oxi hịa tan tăng nhưng tốc độ oxi hóa giảm
-pH môi trường: tối ưu: 6,5-8,5
-Hàm lượng sinh khối (hàm lượng bùn)
Phụ thuộc hàm lượng BOD và bản chất BOD của nước thải cần xử lý Aeroten thông
thường: hàm lượng sinh khối 500-1000 mg/L
Aeroten cao tải: có thể đến 3000 mg/L


-Tỷ lệ C/N: 20/1 (hoặc C/N/P: 100:5:1)
-Tỷ lệ F/M (Food/Microorganism): hàm lượng dinh dưỡng/VSV
Tối ưu <= 1. Nếu F/M >> 1 sinh khối tăng nhanh, VSV chưa có thời gian tạo bao nhầy,
bơng bùn khơng dính vào nhau → kích thước nhỏ, khó lắng.
Câu 23: Trình bày các đặc trưng (quá trình hình thành, các loại VSV trong bùn)

của bùn hoạt tính trong xử lý nước thải bằng aeroten. Nguyên sinh vật có vai trị gì
trong xử lý?
Trả lời:
*các đặc trưng của bùn hoạt tính trong xử lý nước thải bằng aeroten:
-Quá trình hình thành:
+ được tạo thành bảng thổi khí vào nước thải có mặt vi khuẩn cho đến khi vi khuẩn ổn
định chất hữu cơ.
+ban đầu F/M cao, vi sinh vật dư thức ăn và tăng trưởng theo pha Log, tạo nhiều sinh
khối, VSV tách rời nhau.
+Tỷ số F/M giảm nhanh, VSV tăng trưởng chậm , bông bùn hình thành do các VSV bị
hút lẫn nhau, bao nhầy hình thành tạo bơng bùn.
+F/M giảm, VSV vào pha trao đổi chất nội bào, bơng bùn hình thành nhanh.
+ Thức ăn hết, tế bào VSV chết, bông bùn rã ra. Thu nước trước giai đoạn này.
-Các loại VSV trong bùn:
+ bao gồm: VK(chiếm ưu thế), nấm, protozoa, trích trùng và lồi động vật khơng xương,
giun, dịi bọ.
+ Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy hợp chất hữu cơ và là thành
phần cấu tạo chủ yếu của phùn hoạt tính. Tùy thuộc vào hợp chất hữu cơ trong nước xác
định vi khuẩn nào là chủ đạo.
+Nấm ko mong muốn tồn tại vì có xu hướng tạo dạng chỉ ngăn việc tạo bơng, làm bùn
khó lắng. Xuất hiện khi nước thải chứa hydrat cacbon cao hoặc chất hữu cơ lạ, pH thấp.


+ protozoa: đóng vai trị gián tiếp trong việc ổn định- phân hủy chát hữu cơ. Khi nồng
độ chất hữu cơ ít tạo điều kiện cho động vật nguyên sinh phát triển chiếm chủ đạo trong
bùn hoạt tính.
+Làm tăng tỷ trọng bùn-> bùn lắng tốt hơn. Ăn các tế bào rời làm nước trong hơn.
*Vai trò của nguyên sinh vật trong xử lý:
Có khả năng oxh mạnh- rút ngắn thời gian xử lý, kết bông, tách những sinh khối mới ra
khỏi nước thải sau khi xử lý.

Câu 24: Trình bày nguyên tắc và cơ chế của quá trình xử lý hiếu khí nước thải
bằng lọc sinh học. Có những dạng lọc cơ bản nào? Vẽ hình và giải thích cơ chế hoạt
động của đĩa lọc sinh học.
Trả lời:
* Nguyên tắc và cơ chế của q trình xử lý hiếu khí nước thải bằng lọc sinh học:
-Nguyên lý hoạt động:
+Sử dụng VSV hiếu khí hoặc tùy tiện để oxi hóa các chất hữu cơ dễ chuyển hóa sinh
học.
+VSV tồn tại dưới dạng màng sinh học
+Độ dày của màng: 50-700 m; tối ưu: 150 m
-Cơ chế:
+ 1/3-1/2 màng ở phía trong hơ hấp yếm khí; phần cịn lại hơ hấp hiếu khí
+ Cơ chất được hấp thụ vào màng, phần chất hữu cơ được chuyển tế bào mới, một phand
tương đương được oxh để cung cấp năng lượng cho việc tổng hợp.
+ O2 đi vào màng: bằng hiện tượng khuếch tán, tạo đk hấp thụ oxy bằng tạo dòng chảy
rối.
+ Các sản phẩm oxi hóa thốt ra khỏi màng và đi vào pha lỏng.
+ Thời gian lưu của màng: 10 ngày
*Các dạng lọc cơ bản:
-bể lọc nhỏ giọt


-tháp lọc sinh học
-đĩa lọc sinh học
* Cơ chế hoạt động của đĩa lọc sinh học:
Bộ đĩa đồng trục (20-40 đĩa) Đường kính đĩa:  = 2-3 m Độ dày đĩa: 10-20 mm
Khoảng cách giữa các đĩa: 10 mm
2 bên bề mặt đĩa có màng sinh học bám vào
Đĩa quay: ½ thời gian đĩa ngập trong nước, màng sinh học hấp phụ lên
đĩa, chất ô nhiễm cũng được hấp thụ lên màng Phần đĩa phía trên thực hiện q trình oxi

hóa
Tốc độ quay phụ thuộc kích thước đĩa: 1,3-1,5 vịng/phút (đĩa kích thước lớn); 2-2,5
vịng/phút (đĩa nhỏ)
-Hình vẽ:

Câu 25: Định nghĩa, công thức và ý nghĩa của tải trọng khối trong lọc sinh học. Đặc
điểm của vật liệu đệm ảnh hưởng thế nào đến tải trọng khối? Ưu nhược điểm của
lọc sinh học.


Trả lời:
* Tải trọng khối trong lọc sinh học:kg/m3 đệm.ngày
Là đại lượng biểu thị khả năng oxi hóa của một đơn vị dung tích đệm trong 1 ngày
TK =(Sv – SR)Q/VĐ

kg/m3.ngày

Trong đó: Sv, SR là BOD đầu vào và đầu ra
Q: lưu lượng nước thải (m3/ngày)
VĐ : dung tích đệm
TK cịn được gọi là cơng suất oxi hóa của hệ thống lọc, cho biết năng lực XL chất ô
nhiễm của hệ thống.
TK phụ thuộc:
+ bản chất BOD (BOD càng dễ chuyển hóa thì TK càng lớn)
+ Khả năng oxi hóa của VSV (tốc độ oxi hóa, độ dày màng)
* Đặc điểm của vật liệu đệm ảnh hưởng đến tải trọng khối:
Vật liệu đệm: giúp màng sinh học bám tốt và bền hơn
- u cầu:
+ Có tính bền cơ lý và hóa học
+ Độ xốp, bề mặt riêng lớn

+ Vật liệu rẻ tiền
+ Tỷ trọng càng nhỏ càng tốt
- Các loại vật liệu:
Truyền thống: Xỉ, đá cuội,...
Tổng hợp: ống nhựa, hoa nhựa,...
*Ưu nhược điểm của lọc sinh học:
-Ưu điểm:


+Chiếm ít diện tích
+Có thể tiết kiệm năng lượng (năng lượng cấp khí)
+Tương đối ổn định
+Ít gây ơ nhiễm thứ cấp
-Nhược điểm:
+Khơng xử lý được nước thải có hàm lượng BOD lớn (BOD < 300 mg/l) (BOD > 300
mg/l sử dụng hệ thống lọc nhiều tháp)
+Không tải được lưu lượng quá lớn
+Điều kiện vận hành phức tạp hơn Aeroten
+Dễ tắc (bể & tháp lọc sinh học)
Câu 26: Nêu các giai đoạn xảy ra trong q trình xử lý yếm khí nước thải. Giải
thích cơ chế, tác nhân sinh học của từng giai đoạn. Trong các giai đoạn trên, giai
đoạn nào quyết định hiệu quả khử BOD của cả quá trình, tại sao?
Trả lời:
*Cơ sở hóa snh học:
-Nguyên tắc: Sử dụng VSV hô hấp YK hoặc TT để phân giải các hợp chất hữu cơ (vơ
cơ) có thể chuyển hóa sinh học được.
-Ứng dụng: nước thải có BOD cao (BOD5 > 3000 mg/L)
-Cơ chế: 3 giai đoạn
+ Thủy phân
+ Lên men axit hữu cơ

+ Lên men khí metan
-Gđ 1: Thủy phân
Hợp chất hữu cơ PTL lớn - ( hydrolaza)-> Hợp chất hữu cơ PTL nhỏ
Lipit - (Lipaza) -> glixerin + axit béo


Protein - (Proteaza)-> peptit – ( Peptidaza) -> axit amin
Gluxit – (Amylaza) -> đường (mono, disacarit)
-Tác nhân sinh học:
+Gđ1: Thủy phân
VSV: Bacillus (môi trường giàu tinh bột)
Proteus
Pseudomonas (hô hấp tùy tiện)
Alcaligenes (hô hấp tùy tiện)
+Gđ2: Lên men axit hữu cơ và chất trung tính
Các axit hữu cơ: propionic, butyric, lactic, suxinic, axetic, formic Các chất trung tính:
etanol, propanol, butanol, xeton
VSV: Clostridium Bacterium Bacillus
Bacterioides (giàu axit amin)
Cuối giai đoạn 2: axit hữu cơ PTL lớn → axit axetic
+Gđ3: Lên men tạo CH4
Do decacboxyl hóa: chủ yếu là từ axit axetic
CH3COOH → CH4 + CO2 (70% CH4 tạo thành từ a. axetic)
Khử CO2 do H2 nhờ NADH2, NADPH2, FADH2
CO2 + 8H → CH4 + 2H2O
ngoài ra:
4CH3CH2COOH + 2H2O → 7CH4 + 5CO2
2CH3CH2CH2COOH + 2H2O → 5CH4 + 3CO2
2C2H5OH → 3CH4 + CO2
CH3COCH3 + H2O → 2CH4 + CO2

VSV: + VK ưa ấm (Mesophyl): toop : 35-37oC
Methanococcus, Methanosarcina, Methanobacterium
+ VK ưa nóng (Thermophyl): toop: 55-60oC
Methanobacillus, Methanothrix, Methanospirilium
Câu 27: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới q trình xử lý nước thải bằng phương
pháp sinh học yếm khí. Theo em yếu tố nào có ảnh hưởng quyết định tới hiệu quả
thu biogas, tại sao?
Trả lời:
* Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học yếm
khí:
-Ảnh hưởng của nhiệt độ
+ VK ưa ấm: 35-37oC
Nhiệt độ khơng cao, CO2 cịn khuếch tán trong môi trường sẽ được khử thành CH4.
Hiệu quả thu hồi CH4 cao (30% CH4 được tạo thành nhờ khử CO2)
+ VK ưa nóng: 55-60oC
Đối lưu lớn, CO2 thốt ra khỏi môi trường, lượng CO2 được khử thành CH4 giảm. Sử
dụng để xử lý không thu biogas (tốc độ xử lý nhanh)
-pH
Gđ 2: lên men axit hữu cơ, pHop = 4-4,5
Gđ 3: lên men tạo khí CH4, VK metan pHop = 6,5-7,5 (axit nhẹ, trung tính) Có sự phân
vùng pH trong thiết bị
Sử dụng hệ 2 thiết bị: thiết bị 1 thực hiện quá trình thủy phân và lên men axit thiết bị 2
thực hiện q trình metan hóa
-Tỷ lệ C/N: 30/1
Trong xử lý yếm khí, sinh khối tạo thành rất ít, nên nhu cầu N khơng lớn, nếu N < 30/1,
N không được sử dụng hết → NH3 gây độc đối với VSV
-Thời gian lưu: 3-50 ngày, phụ thuộc bản chất BOD

+Phần lớn các loại đường: thời gian lưu: 3-10 ngày
+Các hợp chất hữu cơ PTL lớn, khó phân giải: thời gian lưu: 30 ngày
+Hợp chất lignoxenlulo: t lưu: 50 ngày
-Độ yếm khí:
Các VK lên men tạo metan rất cảm với O2 vì vậy thiết bị phải kín.
Câu 28: So sánh ưu nhược điểm của xử lý hiếu khí nước thải và yếm khí. Để có thể
xử lý bằng phương pháp sinh học, nước thải cần phải đáp ứng những yêu cầu gì?
Trả lời:
Điều kiện

VSV tham gia
Thời gian lưu
Hiệu suất xử lý

Xử lý hiếu khí
O2: cần nhiều
Dinh dưỡng: cần cung cấp đầy
đủ
Thời gian khởi động ( nuôi
bùn ban đầu) nhanh
Cần cung cấp năng lượng
Hiếu khí, tùy tiện hiếu khí
Tg ngắn: 3-5 ngày
Hiệu suất cao 90%

Ô nhiễm thứ cấp

Tạo ra nhiều bùn thải-> tốn
kém trong xử lý bùn thải

Vận hành

Vận hành đơn giản

Xử lý yếm khí
O2: khơng cần
Dinh dưỡng : ko cần quá nhiều
Thời gian khởi động (nuôi bùn
ban đầu) nhanh
Ko cần cung cấp năng lượng
nhiều
Yếm khí
dài
Xử lý nước thải COD >=
1000mg/l; hiệu suất xử lý BOD
60-80%
Ít tạo bùn thải
Tạo khí biogas-> thu khí để tránh
nổ,tận dụng để thu năng lượng
Phức tạp

Câu 29: Giải thích cơ chế sinh học xảy ra trong q trình xử lý nước thải bằng hồ
hỗn hợp. Có các loại vi sinh vật tham gia vào quá trình này, vai trị của mỗi loại là
gì?
Trả lời:


Câu 30: Trình bày một số phương pháp xử lý mơi trường đất, chất thải rắn, khí
bằng vi sinh vật mà bạn biết?

Trả lời: