Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn Nitrat hóa có khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas. (Khóa luận tốt nghiệp)

I H C THÁI NGUYÊN
I H C NÔNG LÂM

NGUY N TH THU HOÀI

PHÂN L P, TUY N CH N CH NG VI KHU N NITRAT HÓA
CÓ KH

NG D NG TRONG X

KHÓA LU N T T NGHI

H

o

C TH I

IH C

: Chính quy

Chuyên ngành

: Công ngh sinh h c

Khoa

: CNSH - CNTP

Khoá h c

: 2011 - 2015


I H C THÁI NGUYÊN
I H C NÔNG LÂM

NGUY N TH THU HOÀI

PHÂN L P, TUY N CH N CH NG VI KHU N NITRAT HÓA
CÓ KH

NG D NG TRONG X

KHÓA LU N T T NGHI

H

o

C TH I

IH C

: Chính quy

Chuyên ngành

: Công ngh sinh h c

L p

: K43 - CNSH

Khoa

: CNSH - CNTP

Khoá h c

: 2011 - 2015
: 1. TS.


i

L IC
Em xin bày t lòng bi

n Ban Giám Hi

ih c

Nông Lâm Thái Nguyên, Ban ch nhi m khoa Công ngh Sinh h c - Công
ngh Th c ph m, cùng t t c các th

n tâm d y d , truy

t

nh ng ki n th c khoa h c và nh ng kinh nghi m quý báu cho em trong su t
th i gian h c t p và rèn luy n t

ng.

c bi t em xin chân thành c
ThS. Nguy n Th

u Thành và cô giáo

u ki n t t nh t, t

ng d n và giúp

em trong su t quá trình th c t p t t nghi p.
Em xin c
Vi
h tr

t i phòng thí nghi m Sinh h
ng Nông Nghi

ng viên t

ng t lòng quan tâm

u ki n thu n l i cho em th c hi n t t khóa lu n này.

g ng nhi u, xong bài khóa lu n không th tránh kh i nh ng
thi u sót và h n ch . Kính mong nh

c s chia s và nh ng ý ki

góp quý báu c a th y cô giáo và các b n.
M t l n n a em xin chân thành c

tc !
Thái nguyên, tháng 05
Sinh viên

Nguy n Th Thu Hoài


ii

c
toàn ch
Thái Nguyên, ngày 16 tháng 6

1. TS.

2.


iii

DANH M C CÁC B NG
B ng 2.1.

c th

u ra c a 9 h m biogas

thành ph Hu .................7

B ng 2.2. M t s
khu n nitrit hóa t

m ch n l c c
i di
n hình thu c nhóm vi
ng .................................................................................11

B ng 2.3. M t s

m c a các vi khu n nitrat hóa t

ng i n hình ...........12

B ng 4.1. Ho t tính oxy hóa amon thành nitrit c a các ch ng tuy n ch n ..............30
B ng 4.2. Ho t tính oxy hóa nitrit c a các ch ng tuy n ch n..................................31
B ng 4.3.

m hình thái khu n l c các ch ng vi khu n nghiên c u................32

B ng 4.4.

m t bào các ch ng vi khu n nghiên c u.....................................33

B ng 4.5.

ng c

n s phát tri n c a ch ng C1 ................................34

B ng 4.6.

ng c

n s phát tri n c a ch ng D3 ................................35

B ng 4.7.

ng c a nhi

ng nuôi c

n ch ng C1 ..................36

B ng 4.8.

ng c a nhi

ng nuôi c

n ch ng D3..................37

B ng 4.9. k t qu th nghi m x

n.........................................................40

iv

DANH M C CÁC HÌNH
c............................................................... 15

Hình 2.1.

Hình 4.1. Ch ng vi khu n nitrat có ho

ng Winogradsky 28

Hình 4.2. Ch ng vi khu

ng có ch a thu c th Griss...... 29

Hình 4.3. Ch ng vi khu

ng có ch a thu c th Griss ..... 29

Hình 4.4. Hình thái khu n l c ch ng C1 và D3 ............................................. 32
Hình 4.5. Hình thái t bào ch ng C1.............................................................. 33
Hình 4.6. Hình thái t bào ch ng D3.............................................................. 33
Hình 4.7. Bi

ng c

n s phát tri n c a ch ng C1.......... 35

Hình 4.8. Bi

ng c

n s phát tri n c a ch ng D3.......... 35

Hình 4.9. Bi
Hình 4.10. Bi

ng c a nhi

ng nuôi c

ng c a nhi

Hình 4.11. Các bình nuôi t i th
Hình 4.12. Các bình nuôi c y t i th

ng nuôi c

n ch ng C1.... 37
n ch ng D3.. 37

m 0 ngày. ................................................ 39
m 7 ngày........................................ 40


v

DANH M C VÀ KÍ HI U VI T T T

TCVN

: Tiêu chu n Vi t Nam

QCVN

: Quy chu n Vi t Nam

h

:

BOD

: Nhu c u oxy sinh hóa (biological oxygen demand)

COD

: Nhu c u oxy hóa h c (chemical oxygen demand)

SS

: Ch t r

NH4-N

: Amoni

TKN

:T

T-P

: T ng photpho

VSS

: Ch t r n d

VSV

: Vi sinh v t

AMO

: Amonmonoxygenaza

HAO

: Hydroxylaminoxydaza

th i gian: gi

ng


vi

M CL C
PH N 1: M

U......................................................................................................1

tv

............................................................................................... 1

1.2. M c tiêu và yêu c u c

tài ............................................................... 2

1.2.1. M c tiêu c

tài .............................................................................. 2

1.2.2. Yêu c u c

tài ............................................................................... 2
tài................................................................................... 2
c ....................................................................... 2
c ti n........................................................................ 2

PH N 2: T NG QUAN TÀI LI U.........................................................................3
khoa h c c
2.1.1.T ng quan v

tài....................................................................... 3
c th

....................................................... 3

c th

c biogas........................ 6

c c a các h p ch t ch
2.1.4. X

.................................................... 8

c th i giàu h p ch t ch

2.2.Tình hình nghiên c

ng d ng vi khu n nitrat hóa. ... 10

c và trên th gi i................................. 18

2.2.1.Tình hình nghiên c

c....................................................... 18

2.2.2. Tình hình nghiên c u trên th gi i ................................................... 18
....20
ng và ph m vi nghiên c u ......................................................... 20
3.1.

ng nghiên c u........................................................................ 20

3.1.2. Ph m vi nghiên c u ........................................................................... 20
m và th i gian ti n hành nghiên c u ......................................... 20
m nghiên c u .......................................................................... 20
3.2.2.Th i gian nghiên c u.......................................................................... 20
3.3. D ng c

ng ............................................................................ 20

3.3.1. D ng c thi t b ................................................................................. 20
ng......................................................................................... 21


vii

3.4. N i dung nghiên c u ............................................................................ 22
u...................................................................... 22
p m u................................................................ 22
p và tuy n ch n vi khu n nitrat hóa ................ 22
3.5.3.Ph

m gram[13]........................................................... 23
gi ng ...................................................................... 24
....................................................................... 25

PH N 4: K T QU NGHIÊN C U ....................................................................28
4.1.Phân l p vi khu n nitrat hóa .................................................................. 28
4.2.Tuy n ch n ch ng có ho t tính nitrat hóa cao ...................................... 28
4.2.1.Tuy n ch n ch ng có ho t tính oxy hóa amon thành nitrit................ 28
4.2.2. Tuy n ch n ch ng có ho t tính oxy hóa nitrit thành nitrat ............... 29

4.2.3.Ho t tính c a các ch ng tuy n ch n................................................... 30
4.3. Nghiên c

m sinh h c c a các ch ng vi khu

n ch n32

m hình thái khu n l c ............................................................ 32
m, hình d ng t bào ............................................................... 32
4.4. Nghiên c u

ng c a m t s y u t

ng c a các

ch ng nitrit hóa............................................................................................ 34
4.4.1. nh

ng c a pH ............................................................................ 34

4.4.2.

ng c a nhi

4.5. Kh

.................................................................... 36

d ng các ch ng vi sinh v

th

n ch n vào x

c

............................................................................ 38

PH N 5: K T LU N VÀ KI N NGH ...............................................................42
5.1.K t lu n ................................................................................................. 42
5.2. Ki n ngh .............................................................................................. 42
TÀI LI U THAM KH O
I. Tài li u Ti ng Vi t
II. Tài li

c ngoài


1

P
M

h th c ph bi n trong c

c bi t là khu v c

nông thôn. Nó có vai trò chính là cung c

ng v t ch y u

i.
V i truy n th ng s n xu

là các trang tr

các con sông hay n

,v

quanh làm ch
n

ng n m bên c nh

ô nhi

ng các thành ph

ng xung
suy thoái là m t v n

i c n gi i quy t. Ngày càng có nhi u sông, kênh r ch b ô nhi m tr m

tr ng do các ch t ho
kh

i ra kéo theo các thành ph

c ng

t và vi sinh v t

gi i quy t v

a.

ô nhi

ud

c ti
Sau th i gian ho
ki m soát ch

c xây d ng h th ng Biogas.

ng các công trình này góp ph n tích c c trong công tác
ng dòng th

c khi th i ra ngu n ti p nh

c khí sinh h c làm nhiên li u ph c v sinh ho

ng th i

c bi

vùng nông thôn hi n nay.
Tuy nhiên do quá trình v n hành

u t k thu t nên ch t

c th i sau khi x lý b ng h m Biog
mb

u ki n x th i, n
ng các ch t h

c yêu c u x

ch t ô nhi

c v n còn khá cao.

ng ch t r

ng ni , hàm

ng photpho r t cao so v i tiêu chu n cho phép. Theo nghiên c u c a Nguy n
Th H ng, Ph m Kh c Li
b ng h m Biogas quy mô h
i h c Hu , t p 73, s
t ng s là 421-

u qu x

c th

i Th a Thiên Hu

-91 cho k t qu

n
p chí khoa h c,
ng nito

ng photpho t ng s là 131-512mg/l, khi so sánh


2

v i TCN678-

ng photpho t

g p 20 l n tiêu chu

t kho

chu n cho phép. V
c t nhiên, t

v t có h i phát tri n,

ng t i h

x u t i s c kh e c

i.

h it

n tiêu
y n u th i tr c ti p

ng s gây ô nhi m ngu

h p ch t h

u ki n cho các vi sinh

c bi t có th gây
n có gi

c bi t là h p ch t ch

sang m t d ng khác không nguy
tài:

Phân l p, tuy n ch n ch ng vi khu n nitrat hóa có kh
c th

ng

ng chuy n hóa các

ng, t i h sinh thái. Xu t phát t th c t

trong x

t

ng d ng

iogas

1.2.
1.2.1.
Tìm ra ch ng vi khu n nitrat hóa có kh

c th

sau Biogas
1.2.2. Yêu c
- Thu th p m u và phân l

c ch ng vi khu n có

c th i

iogas
- Phân l p và tuy n ch
- Th nghi

c các ch ng vi khu n nitrat hóa

c kh

c th

iogas trên

quy mô phòng thí nghi m.
1.3. Ý
1.3

trong
K t qu c

v vi c x

tài là tài li u tham kh o cho nh ng nghiên c u ti p theo
c th

iogas.

1.3
K t qu c

tài góp ph n nâng cao công tác qu n lý và x lý t t

c th i sau h m Biogas.


3

2.1. C
2.1.1.
Ngu

c th

t trong nh ng ngu n ch t th i có ch a

nhi u h p ch t h

Ngu
m các t

c m

c ng m và tr thành nguyên

nhân tr c ti p phát sinh d ch b
lan m t s b

ng th i nó có th lây

i và

c th

c này có

n môi

ng xung quanh vì

Samonella, Leptospira,

a nhi u m m b
n u không x lý k p th i. Bên c
c t o ra b i ho

ng c a vi sinh v

.Các lo i khí này có th gây nhi
is

u lo i
3,

CO2, CH4, H2S, . .

c không khí và ngu

c ng m nh

i và h sinh thái[15]. Chính vì v y mà vi c

thi t k h th ng x

c th i cho các tr

t ho

ng

h t s c c n thi t.
mc

c th i

mh

nhi m N, P và ch a nhi u lo i vi trùng, vi khu n gây b nh.
2.1.1.1. Ô nhi m các ch t h
Nh ng ch t h

ng hoá, h p th s bài ti t ra
c ti u cùng các s n ph m tra

th

i ch t khác.Th

n gây ô nhi m h
c th

p ch t h

m 70-80 % g m protit,

acid amin, ch t béo, hydratcarbon và các d n xu t c a chúng. H u h t là các
ch t h
g

phân hu
t, mu i, ure, amonium, mu

. Các ch

m 20-30%
[16]


4

Các h p ch t hoá h

c th i d dàng b phân hu . Tùy

u ki n hi u khí hay k khí mà quá trình phân hu t o thành các s n ph m
min, acid béo, aldehide, CO2, H2O, NH3, H2S. N u quá
trình phân hu có m t O2 s n ph m t o thành s là CO2, H2O, NO2, NO3. Còn
n u quá trình phân h y di

u ki n thi u khí thì t o thành các s n

ph m CH4, N2, NH3, H2

Các ch t khí sinh ra do quá trình

phân hu k khí và thi
v c nuôi

3,

ng x u t

H2

i trong khu

ng không khí.

2.1.1.2. Ô nhi m
Kh

p th

a gia súc, gia c m r t kém, nên

c

b bài thi t theo
c ti

c th

ng ch

và Photpho r

c th i c a tr

c sau khi ra biogas t 571 - 594 mg/l, Photpho t 13.8-62 mg/l.
iv
c gi l
i d ng ure, còn 20 g

, 50 g bài ti

c ti u

d

và an toàn

ng.
c ti

id

nhanh chóng chuy n hoá thành NH3
(NH2)2CO + H2

4

+ OH- + CO2

3

2

+ H2O

c ti u và phân bài ti t ra ngoài, vi sinh v t s ti t ra enzime
ureaza chuy n hoá ure thành NH3, NH3 phát tán vào không khí gây mùi hôi
ho c khuy

N

c làm ô nhi m ngu
NH3

c th i ph thu c vào:

- pH c

c.

c ti u.
c th

l i khi pH gi m, NH3 chuy n thành NH4+

+
4

s chuy n thành NH3

c


5

+

NH3 + H2
-

u ki

ch t th i.

ng N-NH3

c th i c a tr i sau khi ra biogas khá l n,

kho ng 304-471 mg/l, chi m 75-

ng N t ng.

c th

ng l n N,

th gây hi
x

+ OH-

ng hoá cho các ngu

n ch

ng ngu

c ti p nh n,

c và các sinh v t s

ng

c [15].

2.1.1.3. Vi sinh v t gây b nh:
c th

a nhi u lo i vi trùng, virus và tr ng u trùng

giun sán gây b

c th

thành nguyên

nhân tr c ti p phát sinh d ch b
1s b

in

ng th i lây lan
c x lý.

Theo nghiên c u c

iv

c th

uôi: vi trùng gây

u (Erisipelothris insidiosa) có th t n t i 92 ngày, Brucella t

b

74-108 ngày, Samolnella t 6-7 tháng, Leptospira 5-6 tháng, Microbacteria
tuberculosis 75-150 ngày, virus l m m long móng (FMD) s

Bacillus tetani 3-4

th i 100-120 ngà
ng giun sán nhi

c

c th

i nhi u lo

n hình

Fasciolahepatica, Fasciola gigantica, Fasciolosis buski, Ascaris suum,
Oesophagostomum sp, Trichocephalus dentatus

có th phát tri

n giai

n gây nhi m sau 6-28 ngày và t n t i 5-6 tháng [15].
Theo A.Kigirop (1982), các lo i vi trùng gây b

Samonella,

E.coli và nha bào Bacilus anthrasis có th xâm nh p theo m
ng m. Samonella có th th m sâu xu ng l
ng xuyên ti p nh
truy

nh ng

c th i. Tr ng giun sán, vi trùng có th lan

t xa và nhanh khi b nhi
i và gia súc.

t b m t 30-40 cm,

c

c m t gây d ch b nh cho


6

Nghiên c u c a Bonde (1967) cho th
phát tri

c th i, s

nh

các VSV gây b nh không
ng c a chúng gi m nhanh trong

m d n. Các lo i vi trùng t n t

c

i Samonella typhi và Samonella paratyphi, E.coli, Shigella,

vùng nhi

Vibrio comma gây d ch t .
Ngoài ra, G.Rhêinhinmer còn phân l
i v i vi khu n và vir
càng lâu thì s

c nhi u loài n m gây b nh.

ng ru t, thì th i gian s

ng cá th c a chúng càng nh

H vi sinh v

c th

c l i.

t ph c t p tr

vi khu n gây th i có 3-16 tri u/ml, vi khu n phân hu
104 - 10 x 107 t bào/ml, vi khu
sinh v t này có
ngu

ng l

c th i

y u là

ng m , E.coli 10 x

nh, vi khu n nitrat hoá. H vi
n tính ch t và kh

làm s ch c a

c.
Vi c x

c th

c th

nm tn

Vi c l a ch

m gi m n

các ch t ô nhi m

cho phép có th x vào ngu n ti p nh n.
ch và l a ch n quy trình x

c ph

thu c vào các y u t
Các yêu c u v công ngh và v

c.

c th i.
u ki n c a tr
Hi u qu x lý.
2.1.2. N

Biogas

V c

c th i sau h

mùi hôi th i. Theo t p chí Khoa h
ch

c th

, ít có
i h c Hu , t p 73, s
:


7

2.1:

STT

Thông

Kho ng

s

giá tr

TB±s

TCN

QCVN

678-

24:2009/BT

2006

NMT

1

BOD5

mg/L

192-582

307±90

300

50

2

COD

mg/L

264-789

463±127

400

100

3

SS

mg/L

188-821

373±123

-

100

4

VSS

mg/L

123-499

244±96

-

-

5

NH4-N

mg/L

106-421

259±74

5

10

6

TKN

mg/L

335-712

536±89

-

7

T-P

mg/L

122-492

318±84

20

6

fecal

MPN/10

1,5×106 -

10,6×106

-

-

8

Coliform

0mL

75×10

6

(Ngu n: T p chí khoa h
c th

i h c Hu ,

u ra c a h

ng ch t ô

nhi m cao.
Các thông s

nc

c th i sau h

t ho c x p x

t

tiêu chu n cho phép nhi u l n, c th
So v i tiêu chu n TCN 678 - 2006:

(

+N

ch t h

+N

ch

t nh .
t 52 l

i v i NH4-N) và 16 l n

i v i t ng P).
So v i Quy chu n QCVN 24:2009/BTMT:
+N

ch t h

t5l

i v i BOD5) và 6 l

i v i t ng P)


8

+ Các thông s

c quy

nh trong các tiêu chu

khá cao.

T k t qu

c th

tiêu chu n th

u ra c a h

ng. V i n

ch t ô nhi

này s góp ph n làm suy gi m ch

c th i

ng c a ngu n ti p nh n.

2.1.3.
cm

c ng

t nt i

ion amoni (NH4+), nitrit (NO2-) và nitrat (NO3t hóa lý và do ho

3 d ng chính là
ng c a nhi u y u

ng c a m t s vi sinh v t các d ng ni

l n nhau, tích t l

này chuy n hóa

iv
ng l n NO3-

N
ch

i.

c s gây ra hi

ng phù

ng,

ng s phát tri n c a t o và vi sinh v t phù du làm gi m

xuyên c a ánh sáng m t tr

n quá trình quang h p trong các l p

i. M t khác, sau khi t o và các vi sinh v t phù du ch

b

các vi sinh v t khác phân h y và gi i phóng NH4+.

cb

các vi sinh v t hi u khí s d ng gây nên quá trình phân h y hi u khí t o ra
các s n ph

ch

NO3- có th

c b ô nhi m tr m tr
ng t i s c kh e c

c u ng nhi m

i do s kh nitrat trong ru t.

S kh NO3- thành NO2- do vi khu n và s xâm nh

a NO2- vào
a NO2-

máu là nguyên nhân c a s t o thành methahemoglobin.

liên k t ch t không thu n ngh ch v i hemoglobin khi n cho h ng c u m t kh
n chuy n oxy. Các ch ng vi khu n kh

ng ch

2

c bi t th y rõ

ng xanh xao và d b
pH axit, NO2-

-

n ru t chúng m i kh

t o thành methah

tháng tu i.

dày bình

tr em l n tu
c h p th l

.S

tr em. Tr em m c ch ng b nh

a t i cu c s

c bi t là tr

i6

i l n vi khu n b ch t trong d ch v có
c khi b kh trong ru t

pH thích h p.


9

NO2- còn là ch

c gây b nh ung vì nó t o thành axit ni
t o thành Nitrosamin là m t trong các tác nhân

k th pv

Trong ao h , amoni xu t hi
ng v

t s n ph m do s bi

ng c a

s phân h y các ch t h

c a vi khu

ng

c phân chia làm 2 nhóm là NH3 (khí

hòa tan) và nhóm NH4+ (ion hóa). D ng khí hòa tan c
cho ao h

c

i tác d ng c a vi khu n, amoni s b bi

i thành nitrit

(NO2) (b i vi khu n Nitrosomonas) r i nitrat (NO3) (b i vi khu n
Nitrobacter) [14]. Hình th c nit

ng vô h i, n

nitrat cho phép

c nuôi tr ng th y s

ng nhi m nitrat v i

ng cao>10mg/l s làm rong t o phát tri n, d
ng và làm gi m ch
c tr

n hi

c. S phát tri n bùng n c a t o làm cho

c, t o k t thành kh i trôi n i trên m

c, khi phân h y

phát sinh mùi và làm gi
ti p t

c,

ng tr c

i s ng c a m t s loài cá.

Do tác h i c a NO2- và NO3v

ng phú

i v i s c kh e c

ng

c coi là m t trong nh ng ch tiêu quan tr

ch

c. Theo tiêu chu n ch

c Vi

ng (tính theo N) NO3- ph i nh

c
ng NO2-

ng NH4+ ph i nh

ph i nh
Theo k t qu báo cáo ch

ng c a B xây d

ng Vi t Nam thì ch
suy gi m nghiêm tr ng do b nhi m m

nc p
c ng m ngày cành b
ng NH4+ có lúc lên t i
c Yên Ph là

20 mg/l.


10

c hi n tr ng ô nhi

liên k

c và tác h i c a chúng

y, vi c lo i b chúng ra kh i ngu

c là v

c p bách c

c

gi i quy t.

a) Các ch ng vi khu n tham gia vào quá trình nitrat hóa
Vi khu n t

ng oxy hóa amon

Vi khu n có kh

u h t thu c nhóm vi

khu n t

u khí b t bu c. Các vi khu n này không l y
ng t s oxy hóa ch t h

h p ch t ch

ng t s oxy hóa các
ng hóa CO2 trong chu trình calvin benson.

Chúng thu c nhóm vi khu n gram âm, không sinh bào t , t bào hình c u,

hình que, hình xo n.
M t s

ng cho nhóm này là gi ng Nitrosomonas,

i di

Nitrococcus, Nitrozolobus, Nitrosospira[7]. Trong s
c bi t là loài Nitrosomonas europaea

ng Nitrosomonas

c áp d ng nhi u nh t trong

ng vi khu n hình b u d c, nh bé kích
0,4 - 0,6

ct

1 - 1,8 µm, không sinh bào t ,có th có tiêu mao khá dài, có kh
u ch t nh y quanh t

c a Nitrosomonas là: nhi

u ki n t

28-30oC, pH=7,0-

Nitrosomonas là amoniac, ure, guanin,...,
d ng làm ngu n oxy hóa[7]. M t s

c trình bày tóm t t

s phát tri n
t oxy hóa c a

th u

cs

m c a các vi khu n nitrit hóa t
b ng sau:


11

2.2
ng

Loài vi khu n

m hình
thái và hình th c
chuy
ng

Sinh s n
G+X

Nhi

-pH

ng
s ng

%

- Hình gãy
- 0,8-1,0

1,0-

- 4,75-5,1

5-10oC
pH: 5,8-9,5

c
ng t và bi n

-50,5-51

25-30oC
pH: 7,5-8,0

Bi n

Nitrosocuccus
nitrosus

-Hình c u
-1,8-2,2µm
-Không chuy n
ng

-Không rõ

20-30oC
pH: 6,0-8,0

Nitrosococcus
mobilis

-Hình c u
-1,5-1,7µm
-Chuy
ng
c
chùm mao

-Không rõ

15-30oC
pH: 6,0-8,2

cl

Nitrosospira
Briensis

-Hình xo n
-0,3-0,4µm
-Chuy
ng chu
mao

-54,1

5-40oC
pH: 5,7-8,2

t

Nitrosolobus
Multiformic

-X thùy nh
-1,0-1,5µm
-Chuy
ng

-53,6-55,1

20-30oC
pH: 7,0-8,0

t

Nitrosomonas
europaea

Nitrosococcus
oceanus

2,0µm
ng
- Chuy
-Hình c u
-1,8-2,2µm
-Chuy
ng

(Ngu n: Vi

t

i h c m Hà N i)


12

Vi khu n nitrat hóa
i vi khu n t
kh

ng khác,vi khu n ni

CO2 c a không khí và t o nên các ch t h

n thi t

n hình nh t là Nitrobacter.

chúng. Lo i vi khu
Chúng là nh ng t bào hình b u d c,

c kho ng 0,8×1,0µm. Gram

âm (-), không sinh bào t . Hai loài Nitrobacter ch y u là N. Vinogradski(
ng) và N. Agilic

t oxy hóa duy nh t c a

Nitrobacter là nitrit[7][2] Nitrobacter

ng và phát tri n

ng có ch a ch t h
ng và phát tri n

hs

ho t tính chuy n hoá c a chúng [2].

Nitrobacter r t nh y c m v
n

c ch t h u

NaNO2 0.5 g/l b

u ki n không thu n l i c

u kìm hãm s

m c a các vi khu

ng,

ng c a chúng. M t s
c tóm t t

b ng sau:

2.3 : M
n hình
Loài vi khu n

Nitrobacter
winogradski
Nitrobacter
vulgraris
Nitrococcus
mobilus
Nitrospina
gracilis
Nitrospina
marina

m hình thái

G +X
%

Hình que, sinh s n b ng
cách m c ch i, kích
c 0,6-0,8 1,0-

61,7

2,0µm
Hình que, sinh s n b ng
cách m c ch i
Hình c u, sinh s n b ng

59,4

Hình que

57,7

Nhi
pH

,

ng
s ng

20-30oC

pH=7,0-8,0

c
ng t, bi n
c
cl

ng
o

61,2

20-30 C
pH=7,0-8,0

Hình xo n, sinh s n b ng

Bi n
Bi n
Bi n

(Ngu n: Vi

i h c m Hà N i)


13

c t quá trình oxy hóa NH4+ s

c các vi khu n s

sinh t ng h p v t ch t c a t bào t CO32-. Do ch nh

d

ng t quá trình oxy hóa nên t
hóa amon và oxy hóa nitrit t

phát tri n c a các vi khu n oxy

ng là h t s c ch m ch p. Th i gian th h là

i v i Nitrosomonas và 0,3-

0,4-

c r t ít

i v i Nitrobacter. S n
i v i Nitrosomonas và 0,08

ng t bào (g t bào khô/ N oxy hóa) là 0,29
i v i Nitrobacter [1][5][11].
Các vi khu n d

ng tham gia vào quá trình nitrit hóa

Trong nh

nh các vi khu n t
n ra m t s vi khu n d

+

ng có kh

4

NO2-, NO3-

và các h p ch t h

ng b t bu c

Methylomonsa,

Methanica, Ethylosinus trichosprium, Methylococcus capsulatus, Pseudomonas
methanicus, Thiosphaera pantotropha, Thibacillus novellus.
quá trình nitrat hóa do vi khu n d
s oxy hóa ni

ng v

. Có l

có th x y ra theo c

và h

Quá trình nitrat hóa nh các vi khu n d

ng có t m quan tr

bi t b i nó d

ng và phát tri n

m

ng, c

giàu hay nghèo ch t h u
m t

hóa sinh c a

nh

khu n t

nh

nt
th

ng nh

ng có
+

c dù kh

4

103-104 l n kh

khu n t
nhi u l

c

+

, các vi

4

c a các vi

, các vi khu n t

ng còn

kh
a ngoài kh

có c enzyme kh
b i v y chúng là nh ng vi khu
nhi m b i NH4+, NO2-, NO3-.

+
4

, ngay c

u ki n có oxy

ng trong x

ng b ô


14

b) Vai trò c a vi khu n nitrat hóa trong x

c th i

c v chu trình c

c t nhiên

c, ni

có th t n t

i d ng h p ch

p ch

ng c

h

là

NH3, NH4+, NO2-, NO3Ni

d

c ch y u là s khu ch tán t ngoài không khí

vào hay còn có th

c hình thành trong quá trình ph n nitrat hóa. Các

d ng h p ch
h

c là do quá trình phân h y các h p ch t
l

v

id

i tác d ng c a vi sinh

m albumine s ti p t c phân h y thành ammoniac (NH 3

c t o ra NH4+

ammoniac s
NO2-

2

NH4+ s oxi hóa thành

s chuy n hóa thành nitrat (NO3-) [8] nh ho t
Nitrosomonas, Nitrobacter [10]. Th c v t có th

ng c a vi khu

p thu NH4+ và NO3- là

h p thu nhi u d
t t nh t, (m i loài th c v

td

t

s loài vi khu n và t o l i có kh
c

d ng ni

phân t nh quá trình

.
H uh

m NO3-

c vi sinh v t, th c v t th y sinh s d ng cho các

ng và phát tri n c
m ch a trong t o b

l ng t

ng v t phù du và các

khác. Hai quá trình y m khí là c

nh ni

khu n th c hi

Các ch
v

và ph n nitrat do t o lam và vi

n nitrat h

vùng c

t ng

mh

ng v t, xác bã h

ng v

y ra trong t ng

c.
c hi n di
ng ho c hòa tan.

th c


15

Hình 2.1. Chu trình ni
Quá trình amon hóa các h p ch t h
c di

i m nh m trong c

u ki n hi u khí, các h p ch t h

a ni

ng

i u ki n hi u khí l n k khí. Trong

c chuy n hóa hoàn toàn thành các

h p ch

u ki n k khí, các
nh NH3 và CO2 còn tích
u lo i h p ch t h

u, H2S và các s n

ph m b c mùi cho th y v c.
Quá trình amon hóa protein gi vai trò quan tr ng trong vi c khép kín
vòng tu n hoàn ni . Nh quá trình này mà ni

chuy n t d ng h p th sang


16

mu i amon d

c th c v t s d ng. Nh quá trình này mà NH3 luôn

c ph c h i, cung c p cho th c v t th y sinh. Có nhi u lo i vi khu n
và n m m c tham gia vào quá trình này ch y u là các loài c a gi ng Bacillus
Bacillus mesentericus, Bacillus mycoide, Bacillus sustilis
Quá trình nitrat hóa
Quá trình nitrat hóa là quá trình oxy hóa ni

c a các mu

tiên t

u

ng c a các vi sinh v t

hi

u ki n thích h p.
Quá trình nitrat hóa t

ng bao g

thành NO2-

n chính: oxy hóa mu i amon

n oxy hóa nitrit thành NO3- (nitrat hóa) [9].
a quá trình nitrat hóa trong vi c làm s

m

c: nó ph n ánh

khoáng hóa c a các h p ch t h

oxy hóa các ch t h

c th i, quan tr ng

ng oxy d tr có th

ng d ng

ng oxy t

ng oxy

a ni

u

có m t c a nitrat trong

c th i ph n ánh m

khoáng hóa hoàn toàn c a các ch t h

n 1: Nitrit hóa
Nitrit hoá là quá trình oxy hóa amon thành nitrit nh
Amonmonoxygenaza (AMO) c a vi khu
NH4+

+1,5 O2

enzym

u ki n hi u khí.
2H+ +

NO2 +

2H2O

u tiên amon b oxy hóa thành hydroxylamin nh enzym AMO
NH3 +O2 +2e

+2H+

Quá trình này không gi
h i ngu

nt

NH2OH

+H2O
ng

t o ra hydroxylamin. Ngu

d
nt

c do sinh ra

khi oxy hóa NADH2 thành NAD+ và truy n qua cytochroen P460. M t ph n
ngu

nt

i

truy

n trong màng nguyên sinh ch t c a vi khu n Nitrosomonas, ph n