Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 1: Khái niệm cơ bản về xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học - Lê Hoàng Nghiêm

BK
TPHCM
BÀI GIẢNG MÔN HỌC
 CÁC QUÁ
TRÌNH SINH HỌC TRONG 
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
 CHƯƠNG 1 
KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ
XỬ
LÝ
CHẤT 
THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Biên
soạn: PGS. Nguyễn
Phước
Dân
GVHD: TS. Lê
Hoàng
Nghiêm
Email: hoangnghiem72@gmail.com
hoangnghiem72@yahoo.com
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM2
Tổå
ng
quan
•
Mục
tiêu
các
quá
trình
sinh
học
trong
công
nghệ
môi
 trường: 
–
Biến
đổi
các
thành
phần
dễ
phân
hủy
sinh
học
thành
các
sản
phẩm
cuối
chấp
nhận
được
–
Khử
các
chất
dinh
dưỡng
như
N, P
–
Bắt
giữ
các
chất
rắn/hạït
keo
vào
các
hạt
keo
và
hạt
lơ
lững
vào
bông
bùn
sinh
học
(biological floc) hay màng
sinh
vật
(biofilm)
–
Khử
các
thành
phần/chất
hữu
cơ
vết
(trace 
organic/constitutent)
•
Bốn
loại
chất
cần
xử
lý
(pollutants) của
quá
trình
 trên: CHC hòa
tan, CHC không
tan, chất
vô
cơ
không
 tan và
chất
vô
cơ
hòa
tan.
•
Vai
trò
của
quá
trình
sinh
hoá
(biochemical 
processes) trong
XLNT thể
hiện
trong
sơ
đồ
sau:
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM3
Tổå
ng
quan
SOM: Soluble organic matter
IOM: Insoluble organic matter
SIM: Soluble inorganic matter
IIM: Insoluble inorganic matter
Biomass
Xử
lý
sơ
bộ
Preliminary 
physical unitä
Xử
lý
bậc
1
Preliminary 
physical 
unitä
Quá
trình
sinh
hóa
Biochemical 
process
Tách-Lắng
Physical unitä
Xử
lý
bậc
cao
Advanced
treatment
Xử lý bổ sung
Additional
treatment
Nén
bùn
Thickening
Oån
định
bùn
Biochemical 
processä
Nén-tách
nước
Thickening-
Dewatering
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM4
Tổå
ng
quan
•
Phân
loại
quá
trình
sinh
hóa
dựa
trên
ba
quan
 điểm
sau:
–
Biến
đổi
sinh
hóa: (1) chuyển
hóa
(oxy hóa) các
 thành
phần
có
thể
phân
hủy
sinh
học
và
loại
bỏ
 chất
dinh
dưỡng
–
Môi
trường
sinh
hóa: quá
trình
sinh
hóa
thực
hiện
 trong
điều
kiện
kị
khí, hiếu
khí, thiếu
khí.
–
Hình
dạng
bể
sinh
học: chia
làm
hai
nhóm
chính, 
phụ
thuộc
hình
thái
sinh
trưởng
của
vi sinh: Lơ
lửng
 và
bám
dính
trên
giá
thể
rắn
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM5
Tổå
ng
quan
™ Sự khác biệt giữa quá trình sinh học và hóa học
–
Quá
trình
sinh
học, được
thực
hiện
với
sự
tham
gia
của
vi sinh
vật, 
khác
với
quá
trình
hoá
học
ở
các
điểm
sau:
9 Tính phức tạp của hỗn hợp các chất phản ứng
9 Sự gia tăng sinh khối diễn ra cùng với sự chuyển hoá sinh học
9 Khả năng của vi sinh vật tự tổng hợp các xúc tác cho riêng
mình (men vi sinh)
9 Khó giữ vận tốc chuyển hoá không đổi (tính không ổn định của
quá trình)
9 Tiến hành quá trình chỉ trong pha lỏng (nước)
9Nồng độ cơ chất và sản phẩm tương đối thấp
–
Tất
cả
các
phản
ứng
vi sinh
học
đều
là
dị
thể
vì
chúng
xảy
ra
với
sự
tham
gia
của
ít
nhất
2 pha: pha
rắn, là
vi sinh
vật
và
pha
lỏng
(nước). Đôi
khi
trong
quá
trình
có
thể
tham
gia
pha
khí, pha
lỏng
và
pha
rắn
khác
(không
khí
hoặc
oxi
trong
hệ
thông
hiếu
khí
và
CO2
trong
hệ
kỵ
khí)
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM6
Tổå
ng
quan
(tt)
•
Ưùng
dụng
của
quá
trình
sinh
học
trong
lĩnh
vực
môi
 trường
–
Xử
lý
nước
thải:
trong
quá
trình
này
vi sinh
vật
được
sử
dụng
 để
chuyển
hoá
chất
thải
do hoạt
động
sống
của
con người
 thành
sản
phẩm
có
giá
trị
nhất
định
nào
đó. Sự
chuyển
hoá
 này
đạt
được
là
nhờ
trong
nước
thải
sinh
hoạt
và
công
 nghiệp
chứa
một
lượng
lớn
các
chất
ô
nhiễm
có
khả
năng
 phân
hủy
sinh
học.
–
Xử
lý
chất
thải
rắn:
chất
thải
rắn
sinh
hoạt
chứa
phần
lớn
 thành
phần
hữu
cơ
có
khả
năng
phân
hủy
sinh
học. Vi sinh
 vật
sử
dụng
chúng
làm
nguồn
thức
ăn
và
chuyển
hóa
thành
 phân
compost.
–
Tham
gia
vào
quá
trình
tự
làm
sạch
môi
trường
(đất, nước, 
không
khí).
–
Xử
lý
khí
thải:
vi sinh
vật
sử
dụng
các
chất
ô
nhiễm
trong
khí
 thải
làm
nguồn
cacbon
như
xử
lý
VOC
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM7
Thàø
nh
phầà
n
vàø
phânâ
loạï
i
vi sinh
vậä
t
•
Thành
phần
tế
bào
vi sinh
vật
–
Nước
và
muối
khoáng
9Nước có trong tế bào VSV khoảng 75-90%
9Hàm lượng chất khô trong tế bào VSV khoảng 10-
30%, hàm lượng muối khoáng trong chát khô
khoảng 5-10%
–
Các
hợp
chất
hữu
cơ
9Các loại hydrat cacbon: gồm monosacarit và
polysacarit
9 Lipit: hàm lượng mỡ và các chất béo
9Protit: gồm protein (protit đơn giản) và proteic
(protit phức tạp)
9Các loại ax ... K
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM46
Quáù
trình
sinh
họï
c
kỵ
khí
(tt)
Tên
giai
đoạn Thuỷ
phân Acid hoá Acetate hóa Methane hóa
Các
chất
ban đầu
Đường
phức
tạp, protein, 
chất
béo
Đường
đơn
giản
Amino acid, 
acid hữu cơ Acetate
Vi sinh
vật Vi khuẩn
acid hoá
Vi khuẩn
acetate hóa
Vi khuẩn
methane hóa
Sản
phẩm Đường
đơn
giản
Amino acid, 
acid hữu cơ Acetate
Khí
sinh
ra CO2 CO2
, H2 CO2
, NH3
, H2 CO2
, CH4 ,NH3
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM47
Quáù
trình
sinh
họï
c
kỵ
khí
(tt)
•
Các
quá
trình
sinh
học
kỵ
khí
trong
xử
lý
nước
thải
Quá
trình
kỵ
khí
(anaerobic 
processes)
Tên
chung
Tăng
trưởng
lơ
lửng ¾ Quá trình tiếp xúc kỵ khí
¾ Bể phân hủy bùn kỵ khí
Tăng
trưởng
bám
dính ¾ Bể phản ứng giá thể cố
định
¾ Bể phản ứng giá thể lơ lửng
Lớp
bùn ¾ Bể sinh học kỵ khí dòng
chảy ngược (UASB)
Kết
hợp
quá
trình
tăng
trưởng
 lơ
lửng
và
bám
dính
¾ Lơ lửng dòng chảy ngược
kết hợp bám dính
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM48
ƯU VÀ
NHƯỢC ĐIỂM CỦA XỬ
LÝ
SINH HỌC KỊ KHÍØØ ÏÏ
ÅÅ
ÛÛ
ÛÛ ÙÙ ÏÏ
 Ưu
điểm Nhược
điểm
™ Sinh ra ít bùn khoảng 3- 5 lần so 
với xử lý sinh học hiếu khí
™ Tiêu thụ ít năng lượng hơn, chỉ sử
dụng cho bơm nước thải vào nên
chi phí vận hành thấp
™ Diện tích đất sử dụng ít
™ Chi phí xây dựng thấp
™ Tạo ra khí biogas cĩ chứa 60 -75% 
methane là khí đốt cĩ năng lượng
cao
™ Cĩ thể giữa sinh khối trong thời
gian dài khoảng vài tháng mà
khơng cần cung cấp dịng nước
thải vào
™ Chịu được tải trọng hữu cơ cao
™ Tiêu thụ ít chất dinh dưỡng
™ Áp dụng được ở quy mơ nhỏ và lớn
™ Vi sinh vật kỵ khí nhạy cảm và bị ức
chế với nhiều hợp chất độc hại.
™ Thời gian khởi động quá trình chậm
khi khơng đủ bùn cung cấp ban 
đầu
™ Cần phải cĩ các cơng trình xử lý
phía sau để đảm bảo yêu cầu chất
lượng nước ra
™ Sự phân hủy kỵ khí là quá trình
sinh hĩa và vsinh học phức tạp cĩ
thể phải nghiên cứu chi tiết thêm
™ Cĩ thể phát sinh mùi hơi khĩ chịu
™ Cĩ thể tạo ra nước thải sau xử lý
khĩ chịu về khía cạnh cảm quan.
™ Khơng xử lý được nitơ, phốt pho và
vi sinh vật gây bệnh.
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM49
SO SÁNH CÂN BẰNG COD CỦA XỬ
LÝ
HIẾU KHÍ
VÀ
KỊ KHÍÙÙ
ÂÂ ÈÈ
ÛÛ
ÛÛ
ÙÙ ÁÁ
ØØ
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM50
huyển
hóa
nitơ
trong
quá
trình
xử
lý
sinh
học
Nitơ
hữu cơ
(protein, urê)
it
( r t i , r )
Nitơ
Ammoniait
i Nitơ
hữu cơ
(tế
bào
vi khuẩn)
it
(t
i )
Nitơ
hữu cơ
(tăng
trưởng)
it
(t
tr )
Nitrit
(NO2
-)itrit
( -)
Nitrat
(NO3
-)itr t
( -) Khí
Nitơ
(N2
)í
it
(
)
Hợp chất chứa
cacbon
Khử
nitat
Tự
oxy hố
và
tự
phân
hủy
Thuỷ
phân
và
phân
hủy vi khuần
Đồng
hố
O2
O2
Nitrat
hố
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM51
Quá
trình
Nitrát
hóa
•
Quá
trình oxi hố
ammonia thành nitrat xảy ra theo 2 bậc:
–
Vi khuẩn Nitrosomonas
–
Vi khuẩn Nitrobacter:
–
Tổng phản ứng oxi hố
•
Nhu cầu oxi cần cho oxi hố
hồn tồn ammonia là
4.57 g 
O2
/g N
→+ - +4 2 2 22NH +30 2NO +4H +2H O
→- -2 2 32NO +O 2NO
→+ - +4 2 3 2NH +2O NO +2H +2H O
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM52
Quá
trình
Nitrát
hóa
(tt)
•
Lượng kiềm cần để
thực hiện phản ứng oxy hố 
ammonia:
Ỉ Một gram nitơ-ammonia (N) được chuyển hố thì cần 
7.14 g kiềm (CaCO3) = [2 x (50g CaCO3/eq)/14].
•
Cùng với năng lượng thu được, 1 phần ion ammonium 
được tiêu
hố
vào trong tế
bào. Phản ứng tổng hợp sinh 
khối:
•
Cơng thức hố
học C5
H7
O2
N được sử
dụng để
mơ tả
sự
 tổng hợp tế
bào vi khuẩn
→+ - -4 3 2 3 2 2NH +2HCO +O NO +2CO +3H O
→- +2 3 4 2 5 7 2 24CO +HCO +NH +H O C H O N+5O
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM53
Quá
trình
Nitrát
hóa
(tt)
•
Cơng thức tổng hợp mơ tả oxi hố và tổng hợp tế bào:
Ỵ Mỗi gram N-ammonia (N) được chuyển hố sử dụng 
4.25g O2, 0.16 g tế bào mới được tạo thành, 7.07 g kiềm 
(CaCO3) được loại bỏ, 0.08 g cacbon vơ cơ được sử dụng 
trong việc hình thành tế bào mới. 
→+4 2 2
- +
5 7 2 3 2
NH +1,863O +0,098CO
0,0196C H O +0,98NO +0,0941H O+1,98H
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM54
Quá
trình
khử
Nitrát
•
Cĩ
2 cách
khử
nitrat:
–
Đồng
hố:
•
Khử
nitrat
thành
ammonia sử
dụng
cho
tổng
hợp
 tế
bào, xảy ra khi NH4
-N khơng
cĩ
sẵn
và
khơng
 phụ
thuộc vào nồng
độ
DO 
–
Dị
hố:
•
Dị
hố
khử
nitrat
hoặc khử
nitrat
sinh
học kết hợp
 1 chuỗi chuyển hố điện tử, và
nitrat
hoặc nitrit
 được sử
dụng
như
là
chất nhận
điện tử
cho
việc
 oxi
hố
hợp chất hữu cơ
khác
hoặc chất cho điện
 tử
vơ
cơ. 
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM55
Đẳng
lượng
của quá trình khử
nitrat
•
Phản
ứng
khử
nitrat
bao
gồm những
bước
sau: từ
 nitrat
thành
nitrit, oxit
nitrit, oxit
nitrous và
thành
khí
 nitơ: 
•
Chất cho điện tử
là
1 trong
3 nguồn:
–
bsCOD
trong
nước thải
đầu
vào
–
bsCOD
sinh
ra
trong
quá
trình
phân
hủy nội bào
–
nguồn từ
bên
ngồi
như
methanol hoặc
acetate 
3 2 2 2NO NO NO N O N
− −→ → → →
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM56
Đẳng
lượng
phản
ứng
khử
nitrat
•
Nước thải:
•
Metanol:
•
Acetate:
- -
10 19 3 3 2 2 2 3C H O N+10NO 5N +10CO +3H O+NH +10OH→
- -
3 3 2 2 25CH OH+6NO 3N +5CO +7H O+6OH→
- -
3 3 2 2 25CH COOH+8NO 4N +10CO +6H 0+8OH→
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM57
Đẳng
lượng
phản
ứng
khử
nitrat
•
1 đương lượng của độ
kiềm sinh ra trên 
đương lượng của NO3
-N bị
khử, điều đĩ
 bằng 3.57g của độ
kiềm (CaCO3
) sinh ra trên 
g NO3
-N bị
khử. 
•
Quá
trình nitrat hố
7.14 g kiềm (CaCO3
) 
được tiêu thụ
trên g NH4
-N được oxi hố, để
 cho khử
nitrat khoảng 1 nữa số lượng được 
phân hủy bởi nitrat hố
cĩ
thể được bù
lại.
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM58
Đẳng
lượng
phản
ứng
khử
nitrat
•
Từ
một nữa phản ứng oxi hố
khử, đương lượng oxi sử
 dụng nitrat hoặc nitrit cũng cĩ
thể được xác định như là
 chất nhận điện tử. 
–
Đối với oxi
0.25O2
+ H+
+ e-Ỉ 0.5H2O
–
Đối với nitrat
0.2NO + 1.2H+
+ e- Ỉ0.1N2 + 0.6H2O(
–
Đối với nitrit
0.33NO + 1.33H+
+ e-Ỉ 0.67H2O + 0.17N2
•
0.25 mol oxi thì tương đương 0.2 mol nitrat cho vận 
chuyển điện tử
trong oxi hố
khử. Do đĩ, đương lượng oxi 
của nitrat là
(0.25 x 32gO2
/mol) chia cho đương lượng 
gram nitrat (0.2 x 14 gN/mol) bằng 2.86 gO2
/gNO3
-N
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM59
Quáù
trình
sinh
họï
c
thiếá
u
khí
™Ưùng dụng quá trình thiếu khí để khử nitơ
trong nước thải. 
™Quá trình khử nitrat bao gồm việc oxi hoá
nhiều cơ chất hữu cơ trong xử lí nước thải sử
dụng nitrat hoặc nitrit như là chất nhận điện
tử thay cho oxi. 
™Phản ứng khử nitrat bao gồm những bước
sau: từ nitrat thành nitrit, oxit nitrit, oxit nitrous 
và thành khí nitơ:
2223 NONNONONO →→→→ −−
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM60
Sơ
đồ
quá
trình
BHT thiếu
khí
khử
nitrat
Nước ra
Cung
cấp nitrat
Anoxic
Khử
nitrát
i
û
itr ùt
Hiếu khí/Nitrat
 hố
i í/ it t
Lắng
Bùn
tuần
hồn
Bùn
dư
Nước vào
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM61
Quáù
trình
sinh
họï
c
thiếá
u
khí
(tt)
•
Trong
quá
trình
khử
nitơ, chất
cho
điện
tử
là
1 trong
3 nguồn: 
–
(1) bsCOD
trong
nước
thải
đầu
vào
–
(2) bsCOD
sinh
ra
trong
quá
trình
phân
hủy
nội
bào
–
(3) nguồn
từ
bên
ngoài
như
methanol hoặc
acetate
•
Nước thải
C10
H19
O3
N + 10NO 5N2
+ 10CO2
+ 3H2
O + NH3
+ 10OH-
•
Metanol
5CH3
OH + 6NO 3N2
+ 5CO2
+ 7H2
O + 6OH-
•
Acetate
5CH3
COOH + 8NO 4N2
+ 10CO2
+ 6H2
O + 8OH-
Quá
trình
thiếu
khí
(anoxic 
processes)
Tên
chung
Tăng
trưởng
lơ
lửng ¾ Tăng trưởng lơ lửng khử nitrat
Tăng
trưởng
bám
dính ¾ Tăng trưởng bám dính khử nitrat
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM62
Quáù
trình
khửû
độä
c
•
Đặc
trưng
của
quá
trình
phân
hủy
sinh
học
các
chất
độc
và
các
chất
khó
phân
hủy
sinh
học
–
Các
hợp
chất
hữu
đóng
vai
trò
nguồn
cơ
chất
của
VSV.
–
Các
hợp
chất
hữu
cơ
đóng
vai
trò
là
chất
oxy hóa.
–
Các
hợp
chất
hữu
cơ
sẽ
bị
chuyển
hóa
theo
cơ
chế
sự
phân
hủy
đồng
trao
đổi
chất
(cometabolic
degradation). Có
nghĩa
là
nhờ
vào
hoạt
động
của
enzym, các
hợp
chất
này
sẽ
bị
chuyển
hóa
thành
CO2
, H2
O và
CH4
hoặc
chuyển
hóa
thành
các
hợp
chất
hữu
cơ
khác.
•
Quá
trình
phân
hủy
kỵ
khí
–
Nhiều
chất
độc
và
các
chất
hữu
cơ
bền
vững
có
thể
chuyển
hóa
trong
điều
kiện
kỵ
khí. Ví
dụ
như
các
hợp
vòng
thơm
không
chứa
thành
phần
halogen và
các
axit
béo
như: phenol, toluen, alcohols, 
ketones.
–
Phần
lớn
các
hợp
chất
hữu
cơ
của
chlor
rất
khó
phân
hủy
trong
điều
kiện
kỵ
khí
nhưng
chúng
vẫn
đóng
vai
trò
là
tác
nhân
oxy hóa
trong
phản
ứng
oxy hóa
khử.
–
Các
phản
ứng
phân
hủy
các
hợp
chất
hữu
cơ
chứa
chlor
diễn
ra
chậm
và
không
hoàn
toàn.
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM63
Quáù
trình
khửû
độä
c
(tt)
•
Quá
trình
phân
hủy
hiếu
khí
–
Phần
lớn
các
chất
độc
và
các
chất
hữu
cơ
bền
vững
trong
nước
thải
(ohenol, benzen, toluen, các
hợp
chất
hydrocacbon
thơm
mạch
vòng, thuốc
trừ
sâu, hóa
dầu, clcohols, ketones, methylene
chloride, vinyl chloride, chất
độc
hóa
học, và
chlorinated phenols) 
là
nguồn
cơ
chất
cho
quá
trình
sinh
trưởng
của
các
loài
VSV dị
dưỡng.
–
Phản
ứng
phân
hủy
các
chất
độc
và
các
hợp
chất
hữu
cơ
khó
phân
hủy
sinh
học
diễn
ra
theo
cơ
chế
phản
ứng
phân
hủy
đồng
trao
đổi
chất
với
sự
có
mặt
của
oxy.
•
Ưùng
dụng
của
VSV phân
giải
các
chất
độc
và
các
chất
khó
phân
hủy
sinh
học
–
Sự
phân
hủy
dầu
mỏ
và
khí
đốt
•
Các
VSV sống
trong
dầu
mỏ
và
khí
đốt
đều
lấy
hydrocacbon
làm
nguồn
cacbon
để
trao
đổi
chất
và
năng
lượng.
•
VSV phân
hủy
hydrocacbon
thuộc
họ
vi khuẩn, nấm
mốc, nấm
men: Mycobacterium, Pseudomonas, Bacterium, Bacillus, 
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM64
Quáù
trình
khửû
độä
c
(tt)
–
Phân
hủy
kittin
•
Kittin
là
hợp
chất
cao
phân
tử
có
cấu
tạo
bởi
các
gốc
N-
acetyl-D-glucozamin, là
hợp
chất
bền
vững
kh6ong tan trong
nước, trong
các
dung môi
hữu
cơ
•
Một
số
VSV sinh
ra
enzym
kitinase, xúc
tác
cho
phản
ứng
thủy
phân
kititn
thành
kitiobise, kititriose
và
axetyl
glucozamin.
–
Phân
giải
pectin
•
Pectin là
hợp
chất
cao
phân
tử
thuộc
loại
polygalacturomic
phân
bố
rộng
rãi
trong
các
loại
thực
vật, tan trong
nước
nhưng
phần
lớn
không
tan trong
các
dung môi
hữu
cơ.
•
Một
số
VSV sinh
ra
enzym
(Exo
P.C, Endo PG, Endo PMG,..) phâ
giải
pectin gồm: nấm
(Aspergillusniger, A.oryzae, A.flavus,...), vi 
khuẩn
(Erwinia
carotovora, Erwinia
aroideae, Clostridium, ...)
–
Phân
giải
lignin
•
Lignin bền
vững
ở
điều
kiện
yếm
khí, chúng
chỉ
bị
phân
hủy
ở
điều
kiện
hiếu
khí
mạnh
mẽ.
•
Sự
phân
hủy
lgnin
xảy
ra
đồng
thời
khi
sử
dụng
các
nguồn
cacbon
khác
cho
vào
như
glucose, cellulose,...).
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM65
Quáù
trình
khửû
độä
c
(tt)
–
Phân
hủy
các
hợp
chất
chứa
chlor
•
VSV có
khả
năng
phân
hủy
các
hợp
chất
chlor
hóa
nhưng
tương
đối
chậm.
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM66
Quáù
trình
khửû
kim
loạï
i
nặë
ng
•
Cơ
chế
của
quá
trình
khử
kim
loại
bằng
bằng
biện
pháp
sinh
học
là
sự
hấp
phụ
kim
loại
nặng
bởi
các
vi sinh
vật
hoặc
oxy hóa
chúng
thành
các
hợp
chất
bền.
•
Quá
trình
hấp
phụ
kim
loại
bởi
vi sinh
vật
–
Quá
trình
xử
lý
kim
loại
nặng
bằng
VSV có
thể
chia
làm
2 giai
đoạn:
•
Giai
đoạn
thứ
nhất
là
giai
đoạn
tích
tụ
kim
loại
nặng
vào
sinh
khôi
vi sinh
vật
nhằm
làm
giảm
nồng
độ
kim
loại
nặng
trong
nước
thải.
•
Giai
đoạn
thứ
hai
là
giai
đoạn
loại
bỏ
các
kim
loại
nặng
khỏi
sinh
khối
bùn.
–
Giai
đoạn
tích
tụ
kim
loại
nặng
vào
sinh
khối
có
nhiều
VSV tham
gia
như
xạ
khuẩn, các
loại
tảo, nấm
men, nấm
mốc, ...
–
Sinh
khối
bùn
chứa
hàm
lượng
kim
loại
nặng
cao
có
thể
được
xử
lý
bằng
biện
pháp
sinh
học
với
sự
tham
gia
của
các
loại
vi 
khuẩn
như:
Thiobacillu
ferrooxydans
và
Thiobacillus
thiooxydan.
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM67
Quáù
trình
khửû
kim
loạï
i
nặë
ng
(tt)
–
Vi sinh
vật
hấp
phụ
các
kim
loại
được
trên
bề
mặt
tế
bào
và
 chuyển
hóa
chúng
thành
các
hợp
chất
của
polysaccarit, 
polymer và
protein trong
tế
bào
vi sinh
vật.
–
Ưùng
dụng
của
quá
trình
hấp
phụ
kim
loại
nặng
bởi
VSV là
 kết
hợp
quá
trình
bùn
hoạt
tính
với
giá
thể
là
than hoạt
tính
 dạng
bột
(PAC-Powdered Activated Carbon).
–
Theo quá
trình
trên
thì
khi
than hoạt
tính
được
thêm
trực
tiếp
 vào
bể
thổi
khí
thì
đồng
thời
diễn
ra
phản
ứng
oxy hóa
sinh
 học
và
hấp
phụ
vật
lý.
–
Ưu
điểm
của
quá
trình
là: 
(1)
Chịu
được
tải
trọng
cao
(2)
Khử
được
các
chất
ô
nhiễm
khó
phân
hủy
(3)
Khử
màu
và
khử
ammonia
(4)
Bùn
dễ
lắng
BK
TPHCM
TS.LÊ HỒNG NGHIÊM68
Quáù
trình
khửû
kim
loạï
i
nặë
ng
(tt)
Quá
trình
oxy hóa
kim
loại
bởi
vi sinh
vật
Oxy hóa
các
hợp
chất
Fe2+
Trong
nguồn
nước
sắt
thông
thường
tồn
tại
dưới
dạng
muối
sắt
(II): Fe(HCO3
)2
và
FeCO3
. Nếu
có
oxy các
muối
này
sẽ
chuyển
hóa
thành
sắt
hydroxyt
theo
phương
trình:
Quá
trình
có
kèm
theo
sự
giải
phóng
năng
lượng. Sắt
hydroxyt
kết
bông
và
lắng
cặn. Vi khuẩn
oxy hóa
sắt
hóa
trị
hai
là
các
loại
vi khuẩn
sắt
dạng
sợi
hoặc
dạng
đơn
bào
Quá
trình
này
xảy
ra
chậm.
Oxy hóa
các
hợp
chất
Mn2+
Trong
điều
kiện
tự
nhiên
mangan
ồn
tại
dưới
dạng
oxyt
không
tan trong
nước
mà
ở
trạng
thái
lơ
lửng. Mangan
hóa
tri hai
bị
oxy hóa
thành
mangan
hóa
trị
bốn
theo
phương
trình:
Vi khuẩn
chuyển
hóa
mangan
đều
thuộc
loại
vi khuẩn
hóa
năng
hữu
cơ. Quá
trình
chuyển
hóa
mangan
oxyt
được
thực
hiện
nhờ
các
vi khuẩn
kỵ
khí
tùy
tiện.
3 2 2 3 22 3 1 / 2 2 ( ) 2F e C O H O F e O H C O+ + → +
2
2 2 21 / 2 2M n O O H M n O H O
+ −+ + → +