Công nghệ xử lý chất thải -Nguồn gốc và chất lượng

Chia sẻ: Phạm Thị Quỳnh Vân Vân | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

113
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chất thải là toàn bộ các vật chất không sử dụng nữa của con người và gia súc thải ra môi trường. Chúng được tạo ra trong quá trình sản xuất và sinh hoạt. Chúng có nguồn gốc là thực vật, động vật, hợp chất carbua hydro và luôn cả bùn cặn thải ra sau quá trình xử lý nước thải

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ xử lý chất thải -Nguồn gốc và chất lượng

Chương I NGUỒN GỐC, LƯU LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI 1. Nguồn gốc nước thải Chất thải là toàn bộ các vật chất không sử dụng nữa của con người và gia súc th ải ra môi trường. Chúng được tạo ra trong quá trình sản xuất và sinh ho ạt. Chúng có ngu ồn g ốc là th ực v ật, động vật, hợp chất carbua hydro và luôn cả bùn cặn thải ra sau quá trình xử lý nước thải. Nguồn gốc nước thải Chất thải hữu cơ Chất thải hữu cơ từ sinh hoạt Chất thải hữu cơ từ sản xuất Chất thải từ nhà bếp của gia đình, nhà Chất thải từ cơ sở chăn nuôi, sản xuất nông hàng, khách sạn, xí nghiệp nghiệp Chất thải từ khu thương mại Chất thải từ nhà máy chế biến thực phẩm Chất thải từ khu vui chơi giải trí Chất thải từ cơ sở sản xuất công nghiệp nhẹ như thuộc da, giấy, gổ Chất thải từ trạm xử lý nước Chất thải từ khai thác, chế biến dầu mỏ Nguồn gốc và sự vận chuyển các chất thải hữu cơ Chất thải công Sản xuất công nghiệp nghiệp Chất thải sinh Sinh hoạt hoạt Nông thôn + Sản phẩm Nông Thành nghiệp + Nguyên phố liệu Chất thải nông nghiệp Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003). Nguồn phát sinh và trạng thái tồn tại chất thải đô thị 1
Chất thải công Chất thải sinh Nghiệp và xây Bùn Chất thải hoạt dựng cặn khác Chất thải đô thị Dạng rắn: các chất Dạng lỏng: chất Dạng khí: hơi, khói thải từ sinh hoạt và lỏng chứa dầu mở, độc hại sản xuất công bùn cặn cống rảnh, nghiệp, nông nghiệp cơ sở xử lý nước Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003). 2. Một số chỉ tiêu về chất lượng chất thải Tỉ lệ C/N của một số chất thải S Các chất thải Hàm lượng nitơ (% Tỉ lệ C/N TT trong lượng khô) 1 Phân, hầm cầu 5,5 – 6,5 6 - 10 2 Nước tiểu 15 – 18 0,8 3 Máu 10 – 14 3,0 4 Phân bò 1,7 18 - 32 5 Phân gà 6,7 10 - 15 6 Phân cừu 3,8 7 Phân heo 3,8 15 - 25 8 Phân ngựa 2,3 25 9 Chất cặn lắng tươi 4–7 11 0 Chất cặn lên men 2,4 1 Bùn hoạt tính 5 6 2 Cỏ ủ 3–6 12 – 15 3 Chất thải từ rau 2,5 – 4 11 – 12 4 Cỏ hỗn hợp 2,4 19 5 Vỏ, vụn từ khoai tây 1,5 25 6 Trấu lúa mì 0,3 – 0,5 128 – 150 7 Trấu lúa nước 0,1 200 – 500 Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003). Am độ một số chất thải ở các nước phát triển 2
S Thành phần chất thải % khối Độ ẩm TT lượng (%) 1 Chất thải thực phẩm 15 70 2 Giấy 40 6 3 Plastic 3 2 4 Sợi, vải 2 10 5 Cao su 0,5 2 6 Len 0,5 10 7 Chất thải làm vườn 12 60 8 Gỗ 2 20 9 Thuỷ tinh 8 1 0 1 Kim loại không có sắt 1
6 Da vụn 32 – 96 160 7 Chất thải làm vườn 96 – 256 104 8 Gỗ 128 – 320 240 9 Thuỷ tinh 160 – 480 193,6 10 Hộp kim loại 48 – 160 88 11 Kim loại không sắt 64 – 240 160 12 Kim loại có sắt 128 – 1120 320 13 Bụi, tro, gạch 320 – 960 480 Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003). 3. Chất lượng nước và nước thải 3.1. Tính chất vật lý 3.1.1 Ánh sáng Ánh sáng có vai trò trong quá trình quang hợp của thực vật trong n ước giúp cho các sinh v ật làm thức ăn cho tôm cá phát triển. Quá trình quang hợp của th ực vật th ủy sinh gia tăng khi c ường đ ộ b ức xạ mặt trời gia tăng và sẽ giảm khi cường độ bức xạ giảm. Quá trình này sẽ không xảy ra đ ược ở cường độ vượt quá cường độ của quá trình hô hấp ở độ sâu mà c ường đ ộ ánh sáng ch ỉ còn l ại kho ảng 1% so với cường độ ánh sáng của tầng mặt n ước. Nước trong ao nuôi tôm, cá th ường đ ục do th ực v ật phù du phát triển mạnh nên tầng ánh sáng của nó thường thấp. 3.1.2. Màu sắc Màu sắc của nước là chỉ số để đánh giá sự hiện diện của các tạp chất có trong n ước. Bên c ạnh đó nó còn cho biết mức độ và thậm chí nó còn cho bi ết c ả m ức đ ộ đ ộc h ại c ủa n ước. Thông th ường màu của nước phản ánh sự nghèo, giàu của nguồn thức ăn qua trong ao và d ựa vào đó đ ể ki ểm tra và xử lý kịp thời. - Nước có màu xanh đọt chuối: ao tốt, có nhiều thức ăn tự nhiên (do sự phát tri ển c ủa t ảo l ục, lam, rong, rêu). - Nước có màu xanh đậm và đen: nước quá bẩn, ngưng bón phân, cần cấp thêm nước mới vào. - Nước không có màu xanh (đục hoặc quá trong): ao thiếu thức ăn tự nhiên. 3.1.3 Độ đục Độ đục của nước do các hạt lơ lững, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do gi ới th ủy sinh gây ra. Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng khả năng quang h ợp c ủa các vi sinh vật tự dưỡng trong nước, gây thẩm mỹ và làm gi ảm chất lượng c ủa n ước khi s ử d ụng. Vi sinh vật có thể bị hấp thu bởi các hạt chất rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi kh ử khu ẩn (Lương Đ ức Ph ẩm, 2002). 3.1.4. Mùi vị Nước tinh khiết không mùi, mùi là do nước chứa chất hữu cơ hay từ các chất khí hòa tan do vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ sinh ra. Theo Tr ương Qu ốc Phú (2004) n ước có mùi tanh hôi là nước có vi khuẩn phát triển, nước có mùi tanh là nước có nhi ều sắt, n ước có mùi tanh là n ước có nhiều sắt, nước có mùi chlor do quá trình khử khuẩn, nước có mùi tr ứng th ối có nhi ều H 2S. Nước có mùi bùn do các loài tảo phát triển mạnh. 3.1.5 Nhiệt độ Nhiệt độ có quan hệ mật thiết đến sự trao đổi chất của sinh vật đồng th ời có liên h ệ đ ến ph ản ứng hóa học, sự trao đổi chất xảy ra trong thủy vực. Do đó theo dõi nhi ệt đ ộ trong th ủy v ực là r ất c ần thiết. Nhiệt độ nước ổn định hơn nhiệt độ không khí vì nước có khả năng hấp th ụ nhi ệt l ớn nh ưng lại truyền nhiệt kém. Ở nhiệt độ thích hợp nào đó thì nó tỷ lệ thuận với quá trình trao đ ổi ch ất, nhi ệt độ càng cao thì khả năng hòa tan càng cao. S ự gia tăng nhi ệt đ ộ s ẽ đ ẩy nhanh ti ến trành phân h ủy ch ất hữu cơ và các chất ô nhiễm trong nước (Nguyễn Văn Bé, 1995). 4
Nhiệt độ chủ yếu được cung cấp từ năng lượng mặt trời, đồng th ời cũng thay đ ổi theo s ự bi ến động của khí hậu, thay đổi theo mùa và có sự biến động c ủa ngày. Nhi ệt đ ộ trong n ước còn ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng hòa tan chất ô nhiễm, nhiệt độ còn làm gia tăng tốc độ phản ứng th ủy phân để chuyển chất ô nhiễm thành chất có hoạt tính thấp hơn (Lê Trình, 1997). Bên cạnh đó, nhiệt độ của nước còn ảnh hưởng đến trị số pH, đến các quá trình hóa h ọc và sinh lý xảy ra trong nước, nhiệt độ của tầng nước mặt phụ thuộc rất nhiều vào nhi ệt đ ộ môi tr ường, nghĩa là phụ thuộc vào thời gian, ngày, tháng, mùa vụ… lấy m ẫu n ước, nó còn ph ụ thu ộc vào nhi ệt đ ộ của nước ngầm, các lớp nước tầng đáy sâu của hồ… Nhiệt độ của nước thay đổi theo vị trí địa lý, mùa, thời tiết theo ngày đêm. Nhi ệt độ của n ước thường thấp và thấp nhất vào 5 - 6 giờ sáng, cao nhất là 2 - 4 gi ờ chi ều. Biên đ ộ dao đ ộng theo ngày đêm phụ thuộc vào tính chất của thủy vực. Ngoài ra, nhiệt đ ộ còn ảnh h ưởng đ ến quá trình sinh trưởng, phát triển, sinh sản và di cư của tôm cá, cho nên để giữ nhiệt độ thích hợp cho ao nuôi cá thì ao nên có độ sâu từ 1 - 1,5 m, 28 - 29 0C. Nhiệt độ càng cao làm giảm hòa tan oxy. Tuy nhiên, cá có th ể chịu đựng được nhiệt độ trong khoảng 20-350C (Lê Hoàng Việt, 1998). 3.2. Tính chất hóa học của nước 3.2.1 Trị số pH Là yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát tri ển của vi sinh vật. pH bi ểu th ị n ồng đ ộ ho ạt tính của ion H+ trong nước, nó là một trong những yếu tố quan trọng để xác định ch ất l ượng n ước. Môi trường pH càng gần 7 thì chất lượng môi trường càng tốt. Môi tr ường càng có tính acid ho ặc baz ơ thì chất lượng môi trường càng xấu và càng ảnh hưởng đến đời sống con người, động vật, thực vật và các vật liệu. pH có vai trò quan trọng trong các quá trình lý hóa, khi pH c ủa môi tr ường quá cao hay quá th ấp làm thay đổi độ thẩm thấu của tế bào và quá trình thay đổi muối gi ữa c ơ thể với môi tr ường, pH ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của phôi, đến quá trình dinh d ưỡng, sinh tr ưởng và sinh s ản c ủa các loài thủy sinh (Nguyễn Văn Bé, 1996). Sự phát triển của tảo làm thay đổi nồng độ O2 và CO2 hòa tan trong nước thải, từ đó dẫn đến sự thay đổi pH. Sự thay đổi pH này phụ thuộc thời gian trong ngày, pH và DO cao nhất vào ban ngày và thấp nhất vào ban đêm. Trong một ngày đêm pH có thể thay đổi từ 2 đến 3 đơn vị. Khoảng pH thích hợp cho các ao cá nước ngọt từ 6,5 – 7,5, tuy nhiên mỗi loài cá khác nhau thích ứng với một khoảng pH khác nhau, có loài cá có thể chịu đựng pH t ừ 5 – 9 (Lê Nh ư Xuân và Ph ạm Minh Thành, 1994). Theo Lương Đức Phẩm (2002) pH của nước thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố: - Tính chất của đất - Quá trình phân hủy hữu cơ - Quá trình quang hợp của thực vật - Quá trình hô hấp của thủy sinh vật 3.2.2. Hàm lượng oxy hòa tan (DO: Dissolved Oxygen) Là độ oxy hòa tan trong nước (mg/l) trong điều kiện nhiệt độ, áp suất nhất định. Nước ô nhiễm có hàm lượng DO thấp, nước có nhiều vi sinh vật quang h ợp, th ường có DO cao. Hàm lượng oxy hòa tan còn phụ thuộc vào chất thải đưa vào, m ật đ ộ đ ộng th ực vật thu ỷ sinh, lượng bùn lắng ở đáy ao … DO vào lúc sáng sớm chưa có ánh sáng khoảng 1 – 2 mg/l. Nếu hàm lượng O2 giảm xuống 0,05 mg/l có nhiều thủy sinh vật chết (Nguyễn Ngọc Liên, 1994). Hàm lượng
nước bị ô nhiễm nặng, oxy được dùng nhiều cho các quá trình hóa sinh và xuất hiện hiện thượng thi ếu oxy trầm trọng (Lương Đức Phẩm, 2002). Hàm lượng oxygen tại dòng sông sau khi xả nước thải làm nước ô nhi ễm là do COD, BOD tăng và DO giảm. Sự giảm này do: + Khi thải vào sông, hồ, các loại nước thải có chứa các chất h ữu c ơ C xHyOz thì chúng dễ bị vi khuẩn oxy hóa. Quá trình này diễn ra khá mạnh nên tiêu th ụ m ột l ượng l ớn oxygen làm cho hàm l ượng oxygen trong sông hồ giảm nhanh. Vi khuẩn CxHyOz CO2 + H2O + Đồng thời với quá trình tiêu thụ oxygen là sự hòa tan oxygen t ừ khí quy ển vào n ước. Khi lượng chất thải giảm dần (theo chiều dài dòng sông) thì quá trình oxy hóa gi ảm nên DO tăng, vì v ậy sau một thời gian nhất định, hàm lượng oxygen trong nước tăng lên. + Vị trí có hàm lượng oxygen hòa tan thấp nhất là n ơi ngu ồn n ước b ị ô nhi ễm nhi ều nh ất do nước thải xả vào. Hậu quả là sự ô nhiễm nguồn nước bởi các chất hữu cơ là sự giảm oxygen hòa tan. 3.2.3. Nhu cầu oxy hóa học (COD: Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hóa hóa học là số mg O 2 cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu c ơ có trong một thể tích nước. CxHyOz + O2 → CO2 + H2O Trong nước chứa nhiều vật chất như: ion hòa tan, chất r ắn, vi sinh v ật,… s ự phân b ố các h ợp chất trong nước quyết định bản chất nước tự nhiên: n ước giàu dinh d ưỡng, n ước nghèo dinh d ưỡng, ô nhiễm nhẹ hay nặng được trình bày ở bảng 1. Bảng 1. Phân loại hàm lượng COD trong nước (mg/l) Hàm lượng Phân loại 2 Rất nghèo dinh dưỡng 2–5 Nghèo dinh dưỡng 5 – 12 Dinh dưỡng trung bình 12 – 30 Giàu dinh dưỡng >30 Rất giàu dinh dưỡng 3.2.4. Nhu cầu oxy sinh học (Biological oxygen demand – BOD) Nhu cầu oxy sinh học là lượng oxy (mg/l) hòa tan c ần thi ết để các vi sinh vật phân h ủy các h ợp chất hữu cơ trong một thể tích nước và thời gian nhất định. BOD 5 là chỉ số BOD đo ở 200C trong 5 ngày. BOD được dùng rộng rãi trong đánh giá m ức độ ô nhi ễm n ước và n ước th ải cũng nh ư đánh giá hiệu quả các công trình xử lý nước thải. Sự phân hủy oxy hóa các chất hữu cơ làm vi khuẩn tiêu thụ một lượng oxygen. Vi khuẩn CxHyOz CO2 + H2O 2− − Trong môi trường yếm khí, vi khuẩn lấy oxygen c ủa các hợp chất ch ứa oxy nh ư SO4 , NO3 , làm giải phóng khí độc cho nguồn nước như CH4, H2S… Vi khuẩn 2− SO 4 H2S + S − Vi khuẩn NO3 N2 6
Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản ch ất c ủa ch ất h ữu c ơ, vào các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước. Bình thường 70% nhu c ầu oxy đ ược s ử d ụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo và 99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21. Trong nước thải thường có hàm lượng chất hữu cơ khá lớn và l ượng oxy hòa tan không đ ủ đáp ứng trong 5 ngày ở 200C. Để đo BOD5, thường dùng phương pháp pha loãng mẫu nước bằng cách bổ sung vào nước một số chất khoáng và làm bão hòa oxy hòa tan. 3.2.5. Hàm lượng chất rắn - Tổng số chất rắn (TS: Total Solid) là tổng số c ủa t ất c ả các lo ại c ặn có ngu ồn g ốc h ữu c ơ và vô cơ có trong nước hoặc nước thải ở trạng thái lơ lửng và hòa tan. Tổng số ch ắt rắn đ ược xác đ ịnh bằng phương pháp đo trọng lượng khô còn lại khi đem sấy khô 1 lít n ước ở 103 – 105 0C đến trọng lượng không đổi và được biểu thị bằng mg/l. - Chất rắn lơ lửng (SS: Suspension Solid) là chất r ắn l ơ l ửng có th ể nh ận bi ết b ằng m ắt thường, có thể loại nó ra khỏi nước bằng quá trình keo tụ, lắng, lọc. Chất rắn l ơ l ửng th ường ch ứa 70% chất rắn hữu cơ và 30% chất rắn vô cơ. Chất rắn lơ lửng gồm ch ất r ắn l ắng đ ược và ch ất r ắn ở dạng keo không lắng được. Để xác định hàm lượng chất r ắn l ơ l ửng, l ấy m ẫu n ước ho ặc n ước th ải lọc qua giấy lọc tiêu chuẩn, sấy khô ở 103 – 105 0C đến trọng lượng không đổi và được hiển thị bằng mg/l. Chất rắn được tạo ra do nhiều nguyên nhân: quá trình keo tụ của các ion khi gặp pH, đ ộ m ặn, độ cứng thay đổi. Các chất rắn lơ lửng tạo ra do chất keo protein, hydratcarbon có trong n ước th ải. Lượng chất rắn lơ lửng cao trong nước thải gây c ản tr ở quá trình xử lý, gi ảm s ự phát tri ển c ủa t ảo, thực vật nước và làm tăng lượng bùn lắng (Lăng Ngọc Huỳnh, 2001). - Chất rắn hòa tan (DS: Diluted Solid): chất rắn hòa tan có kích th ước r ất nh ỏ, nó chui l ọt qua giấy lọc tiêu chuẩn. Chất rắn hòa tan có 40% là chất rắn hữu c ơ và 60% là ch ất rắn vô c ơ. Hàm l ượng chất rắn hòa tan là hiệu số của tổng chất rắn với chất rắn lơ lửng và được biểu thị bằng mg/l. DS = TS – SS - Chất rắn bay hơi (VS: Volatile Solid): hàm lượng chất rắn bay h ơi là tr ọng l ượng m ất đi khi nung lượng chất rắn lơ lửng (SS) ở 550 0C trong một khoảng thời gian xác định. Chất rắn bay hơi bơi biểu thị lượng chất hữu cơ có trong nước. Đơn vị tính là mg/l hoặc % của SS hay TS. - Chất rắn có thể lắng: là một phần của chất rắn lơ lửng, có kích th ước và tr ọng l ượng đ ủ l ớn có thể lắng xuống đáy ống nghiệm trong khoảng thời gian m ột gi ờ. Ch ất r ắn có th ể l ắng đ ược bi ểu thị bằng ml căn lắng trên 1 lít (ml/l) hay ml cặn lắng trên 1g chất rắn lơ lửng (mg/l). - Chất rắn lơ lửng dạng keo: là một phần của chất r ắn l ơ l ửng, chúng không l ắng xu ống đáy ống nghiệm trong thời gian dài hàng 3 – 4 gi ờ. Chúng chứa 65% ch ất r ắn h ữu c ơ và 35% ch ất r ắn vô cơ. 3.2.6. Hidrosulfua (H2S) Độ hòa tan H2S trong nước rất thấp và có tính chất m ột acid yếu. Trong môi tr ường axit và trung tính chúng tồn tại ở dạng H2S và HS-, trong vùng pH kiềm chủ yếu tồn tại ở dạng S2-. H2S hình thành chủ yếu trong môi trường nước yếm khí. Trong dòng ch ảy cũng có th ể phát hiện được H2S nhưng chỉ ở vùng tiếp giáp với môi trường yếm khí. Trong nước giàu oxy, H 2S hầu như không tồn tại vì nó chuyển hóa thành lưu huỳnh (S), Sunfat do ph ản ứng v ới oxy là m ột ph ần đ ược giải phóng hấp thu vào không khí. Môi trường nước có pH thấp thuận lợi cho quá trình này. Vi khuẩn SO2− + hợp chất hữu cơ 4 S2- + H2O + CO2 (môi trường kiềm) Vi khuẩn kỵ khí 2- S + 2H + H2S (môi trường acid) Theo Đặng Kim Chi (2001) đặc tính của H 2S là làm cho nước có mùi trứng thối, gây khó ch ịu với nồng độ cao, khí này sẽ làm tê liệt khứu giác, gây nhi ễm độc đối v ới cá, ngoài ra còn gây hi ện tượng xâm thực ăn mòn đường ống dẫn. 3.2.7. Ammonia (N-NH3 hoặc N-NH4+) 7
Sự hiện diện của nitơ trong nước ở một lượng thích hợp là rất cần thi ết. Nh ưng m ột l ượng lớn nitơ tồn tại trong nước sẽ gây nên tác động dây chuyền, ảnh h ưởng đ ặc bi ệt đ ến h ệ sinh thái nước. Nó tăng cường sự sinh trưởng và phát triển của thực vật, tăng sức sản xuất sơ c ấp, tăng l ượng chất hữu cơ, các quần thể sinh vật và vi sinh vật phát triển trên các ch ất h ữu c ơ này. Trong quá trình hô hấp của các sinh vật này, hầu như tất cả oxy hòa tan sử d ụng. S ự thi ếu h ụt oxy gây nên quá trình lên men và thối rữa và gây ô nhiễm nước trầm trọng. Bên c ạnh đó việc sử d ụng phân bón cho nông nghiệp là nguồn bài thải nitơ khá lớn. Ammonia thường hiện diện trong nước bề mặt và nước thải, do quá trình kh ử amine (deamination) hay sự thủy phân urê. Amonia trong nước được tạo thành bởi quá trình kh ử amine (deamin) của những hợp chất hữu cơ nhất định và bởi quá trình thủy phân area. (NH2)2CO + 2 H2O (NH4)2CO3 2 NH3 + CO2 + H2O Sau đó ammonia hình thành sẽ hòa tan trong nước tạo thành NH 4+ cho đến khi cân bằng được thiết lập. NH3 + H2O NH4+ + OH- Mặt khác, tỷ lệ của khí NH3 và ion NH4+ trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và pH của nước. Khi nhiệt độ và pH của nước gia tăng, hàm lượng NH3 trong nước tăng và ngược lại. NH3 gây độc đối với cá là từ 0,6 – 2,0 mg/l, độ độc của NH3 sẽ gia tăng khi oxy hòa tan thấp và sẽ giảm khi CO2 cao. Ammonia tự do trong nước có thể gây hại cho cá và cá sinh vật n ước khác. C ơ chế ch ưa đ ược hiểu rõ, nhưng các nghiên cứu cho rằng độc tính của ammonia có th ể g ồm: làm các sinh v ật n ước giảm sự bài tiết ammonia, làm tăng nồng hộ ammonia trong máu và mô, tăng pH máu, gây r ối lo ạn h ệ thống enzyme và tính bền vững của màng tế bào, tăng lượng u ống n ước, tăng tiêu th ụ oxy, gây t ổn thương mang cá, và gây một số tổn thương mô học trên các n ội quan. M ặc dù không gây ch ết, ammonia có thể làm động vật dễ mắc bệnh và chậm phát triển (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004). Khi NH3 trong nước cao, NH3 khó bài tiết từ máu cá ra môi trường ngoài, NH 3 trong máu và mô gia tăng, làm tăng pH máu, làm rối loạn những phản ứng xúc tác c ủa các phản ứng enzyme và đ ộ b ền vững của màng tế bào, làm thay đổi độ thẩm thấu của màng tế bào đ ưa đ ến cá ch ết vì không đi ều khiển được quá trình trao đổi muối giữa cơ thể với môi trường ngoài. Hàm lượng NH3 trong nước quá thấp kéo dài sẽ đưa đến hậu quả thi ệt hại mô mang, ở n ồng Urease độ 0,006 – 0,34 mg/l cá sẽ phát triển chậm, nồng độ
>300 Không thích hợp Không thích hợp Ngộ độc nếu thức ăn có chứa hàm lượng cao nitrate Nitrite là dạng trung gian của các quá trình chuyển hóa các h ợp ch ất ch ứa nit ơ nh ư s ản ph ẩm của quá trình oxy hóa ammonia, hay sản phẩm c ủa quá trình kh ử nitrate. Các quá trình này x ảy ra trong nước tự nhiên, trong hệ thống cung cấp nước và nước thải. Trong máu, nitrite kết hợp với hemoglobin, ngăn c ản sự vận chuyển oxy. Tri ệu ch ứng c ủa methemoglodiemia biểu hiện như sau: ngạt thở bao gồm tri ệu chứng th ở h ổn h ển, mõm tái xanh, run rẩy vận động thiếu phối hợp, không đứng được và thường sẽ chết. Đối với gia súc, các tài liệu khuyến cáo nồng độ nitrate trong n ước uống không quá 100 mg/l N- NO3 và N-NO3 không quá 10 mg/l N-NO2. Nồng độ thích hợp cho các ao nuôi cá là từ 2 – 3 mg/l. Nitơ trong nước thải hầm ủ khí sinh vật chủ yếu ở dạng nitơ hữu cơ và N-NH 3, hàm lượng NO3 tương đối thấp do quá trình lên men yếm khí. Nhưng khi n ước th ải đ ược b ổ sung b ể nuôi t ảo, s ự quang hợp của tảo sinh ra oxy, cộng với môi trường nuôi tảo là môi trường hiếm khí (được khuấy trộn 3 giờ/ngày) tạo điều kiện và thúc đẩy quá trình nitrat hóa xảy ra. Phản ứng xãy ra s ẽ t ạo N-NO 2 và N- − NO3, trong khi NH3 giảm xuống. Tảo chủ yếu sử dụng lượng NO3 để phát triển (Ngô Thị Hương Trang, 1994). 3.2.9. Phosphate (PO43-) Trong nước tự nhiên và nước thải, phosphor hiện diện dưới dạng duy nhất là phosphates (Orthophosphate), các phosphate đa phân tử như mega-, pyro-, các dạng polyphosphates và phosphate gắn trong hợp chất hữu cơ. Phosphate trong nước có nguồn gốc từ sự phân gi ải các ch ất th ải đ ộng thực vật, hay từ phân bón nông nghiệp trong n ước, phosphate là ngu ồn dinh d ưỡng cho các sinh v ật quang hợp. Phosphate là một chỉ tiêu quan trọng cần kiểm soát trong xử lý nước thải. Thường lượng lân trong nước rất thấp không vượt quá 1 mg/l. Khi nguồn n ước giàu ch ất dinh dưỡng, có khả năng gây phú dưỡng hóa. Hậu quả bùng nổ rong t ảo, gây c ản ngại cho x ử lý n ước c ấp, tăng độ đục của nước, cản trở phát triển thủy sản, tăng độc tính đối với tôm cá và ngay c ả con ng ười 3− do phát triển một số tải độc (Lê Văn Khoa, 1995). Hàm lượng P - PO4 thích hợp cho nuôi cá là từ 1 – 3− 3 mg/l. sự thiếu hụt PO4 làm hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, do đó làm hạn chế sự phân h ủy các hợp chất hữu cơ (Nguyễn Văn Bé, 1996). 3− Trong các thủy vực, hàm lượng P - PO4 rất thấp ít khi nào vượt quá 1 mg/l ngay cả trong các thủy vực giàu dinh dưỡng. 3.2.10. Vi sinh vật Nước thải chứa vô số vi sinh vật. Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vật vào nước là phân, n ước ti ểu và đất. Vi sinh vật trong nước thải gồm: vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng và virus. Trong th ực t ế không thể xác định các vi sinh vật gây bệnh trong n ước vì rất phức tạp và t ốn th ời gian do đó th ường xem mẫu nước có bị ô nhiễm bởi vi khuẩn gây bệnh có trong phân người và động vật. Có ba nhóm vi khuẩn chỉ thị ô nhiễm phân là: + Nhóm coliform đặc trưng là Escherichia coli (E.coli) + Nhóm streptococci đặc trưng là Streptococcus fecalis + Nhóm clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridium perfringents Trong 3 nhóm vi khuẩn trên, người ta thường dùng nhóm coliform vì chúng là nhóm quan tr ọng nhất (chiếm 80% số vi khuẩn). Trong nhóm coliform chia làm 2 loại - Fecal coliform (E.coli) có nguồn gốc từ phân người và động vật, ở điều kiện ngoại c ảnh thường được tìm thấy trong nước và đất. - Non-fecal coliform có thể đi vào nước từ các nguồn mục ruỗng và đất. Ở Châu Âu và Bắc Mỹ thường dùng E.coli tổng để đánh giá chất lượng nước. Ở các nước nóng ẩm thì thường tác thành hai chỉ tiêu riêng do hai nhóm ph ản ứng v ới nhi ệt đ ộ cao c ủa môi tr ường 9
xung quanh rất khác nhau. Vì vậy, có thể coi E.coli là vi khuẩn đặc trưng cho mức độ nhiễm trùng nước, chỉ số E.coli chính là số lượng vi khuẩn có trong một lít nước. Coliform là những trực khuẩn gram âm không sinh bào tử, hiếu khí ho ặc k ỵ khí tùy ý, có kh ả năng lên men lactose sinh acid và sinh hơi ở 37 0C trong 24 - 48 giờ. Trong thực tế phân tích, Coliform còn được định nghĩa là các vi khuẩn có khả năng lên men sinh h ơi trong kho ảng 48 gi ờ khi đ ược ủ ở 370C trong môi trường canh Lauryl Sulphate và canh Brilliant Green Lactose Bile Salt. Nhóm Coliform gồm 4 giống là: Escherichia với một loài duy nhất là E.coli; Citrobacter, Klebsiella và Enterobacter. Tính chất sinh hóa đặc trưng của nhóm này được thể hiện qua các th ực nghi ệm Indol (I), Methyl Red (MR), Voges-Proskauer (VP) và Citrate (IC) thường được gọi tắt chung là IMVIC. Coliform chịu nhiệt là những coliform lên men lactose sinh hơi trong kho ảng 24 gi ờ khi đ ược ủ ở 44 C trong môi trường canh EC. Coliform phân (Fecal Coliform hay E.coli giả định) là coliform chịu 0 nhiệt có khả năng sinh Indole khi được ủ khoảng 24 gi ờ ở 44,5 0C trong canh Trypton. Coliform phân là một thành phần của hệ vi sinh đường ruột ở người và các loài động v ật máu nóng khác và đ ược s ử dụng đến chỉ thị sự ô nhiễm phân trong môi trường n ước. E.coli và Coliform phân cho kết quả thử nghiệm IMVIC là ++-- (Indol +, Methyl Red +, Voges Prokauer -, Citrate -) Để định lượng coliform, coliform chịu nhiệt, coliform phân và E.coli trong nước, người ta thường dùng phương pháp MPN và phương pháp đếm khuẩn lạc (CFU). Theo Lương Đức Phẩm (2002), nước có thể vận chuyển nhi ều giun ký sinh ở ng ười và đ ộng vật. Giun và trứng giun không bị triệt khi khử trùng ở li ều lượng thông th ường, ngược l ại kích th ước của chúng lớn có thể lọc làm giảm nguy cơ ô nhiễm nước. Trứng sán Ascaris suum thường có trong ruột non của người và heo. Trứng có hình ôvan có kích th ước nh ỏ sinh tr ưởng trong n ước hay đ ất ẩm, gây nhiễm cho người. 3.2.12. Tảo Vi khuẩn sử dụng oxy tự nhiên hoặc oxy từ tảo để phân hủy chất hữu cơ tạo ra mêtan, ammonia và amino acid trong thành phần protein t ế bào c ủa chúng. Nhóm vi khu ẩn này th ường là Pseudomonas, Flavobacterium và Achromobacter. Người ta thấy rằng vi khuẩn có liên quan đến các trị số BOD, hàm lượng COD… Hàm lượng COD và BOD có liên quan nhau. Chất hữu cơ Vi khuẩn O2 Tảo CO2 Tảo Chlamydomonas sp có thể sống dưới điều kiện kỵ khí. Song Chlamydomonas và Chlorella cũng sống chung trong điều kiện ở khu vực có đầy đủ ánh sáng chi ếu vào đ ể sinh tr ưởng. Chlamydomonas và Chlorella được xác định nơi có tập trung cao amonia, carbon dioxit, orthophosphates. Nhiệt độ thích hợp cho tảo Chlorella sinh trưởng là 25 – 350C, nhiệt độ tối đa 37 0C. Nhiệt độ dưới 100C hay trên 350C tảo kém phát triển, ở 00C hay trên 400C tảo chết hoàn toàn. Cường độ sánh sáng 4000 – 30000 lux, độ pH thích hợp nhất 6,5 – 7,5, dưới 6 hay trên 8 ảnh hưởng đến tảo. Tảo sử dụng các nguồn dinh dưỡng để tảo ra oxygen cho vi khu ẩn oxy hóa ch ất h ữu c ơ. Tuy nhiên có những loài tảo còn phụ thuộc vào sánh sáng ho ặc carbon dioxit phát tri ển, ch ẳng h ạn nh ư Chlorella pyrenoidosa thì cần ánh sáng, Scenedesmus costulatus var, Chlorelloides có thể sống trong điều kiện ánh sáng bị hạn chế, Ochramonas malthamensis khi không có cả ánh sáng và carbon dioxit. Ngoài ra, còn có các tảo Dunaliella spp, Spirulina, Chaetoceros spp đóng vai trò tích cực trong quá trình oxy hóa chất hữu cơ, tảo Dunaliclla spp rất rộng nhiệt 350C – 400C, nhiệt độ tối ưu 20 – 400C. D. salina 14 – 300C, D. biclata 25 – 290C. Tảo Chatoceros nhiệt độ thích hợp nhất 25 – 300C, cường độ ánh sáng 500 – 10000 lux. Tảo phát triển làm cho nước có màu sắc, tảo xanh làm cho n ước có màu xanh lam, khuê t ảo melosira và navicula làm cho nước có mùa nâu. Chrisophit làm n ước có màu vàng nh ạt, t ảo phát tri ển gây cho nước có mùi khó chịu. Theo một số nghiên cứu cho thấy nhiệt độ có ảnh hưởng trực ti ếp ho ặc gián tiếp lên th ực v ật dạng lá trong nước, mùa đông xuất hiện nhiều D. magna và nhóm nhỏ M. dubia, sau đó D. magna được gia tăng trong những tháng tiếp theo. Một phần khu vực ánh sáng dành cho vi sinh v ật đ ồng hóa v ới 10
không khí và nước. Sự phát triển quá mức tảo ho ặc thực vật phiêu sinh cũng làm c ản tr ở ánh sáng chiếu xuống nước. Tảo nhỏ chủ yếu là tảo xanh lục hoặc xanh lam, thực vật lớn như dạng tự do hoặc cố định, nó đóng vai trò hô hấp và thông thường giúp tăng số lượng vi khuẩn và có kh ả năng làm s ạch nước. 3.2.12. Vi sinh vật tham gia phân huỷ chất thải (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương, 2003) Vi sinh vật tham gia tổng hợp amylase Vi sinh vật tổng hợp Vi sinh vật tổng hợp Vi sinh vật tổng hợp – amylase - amylase – amylase - Aspergillus awamorii - Aspergillus awamorii, A. - Asp. awamorii Asp. comdidus, Asp niger, Asp oryzae Asp. usamii. shirousami, Asp usamii, Asp oryzae. - Condida sitophila - Endomycopsis - Bacillus amyloliquefaciens - Clostridium acetobutylium E. buligera B. coagulans, B. diastaticus, B. - Rh. javanicus E. capsularis macerans, B. mensentericus, B. - Saccharomyces diastaticuc - Pulularia pulullans polymyxa, B. stearothermophilus, B. - Saccharomyces cerevisiae. - Rhizopus delemar sulotilis. Rh. javanecus - Canidida sitophila, C. tropicalic, Rh. niveus B. faponica. Rh. peka - Clostridium acetobutylinon, Cl. Rh. tonkinnensis novyi, Cl. pastenrianon, Cl. - Saccharomyces perfringens. diastatias, Sacch. - Endomycopsis fibuligera, E. cerevisiae capsularis. - Physarum polycepbalum - Rhizopus javanicus - Streptomyces aureofaciens - Thermoactinomyces vnegaris Vi sinh vật tham gia phân huỷ cellulose Vi khuẩn Nấm sợi Xạ khuẩn Acetobacter xylinum Asp. fumigatus Streptomyces antibioticus Celluvibrio gilvus Asp. niger Str. cellulosae Celluvibrio mulvus Chaetonium globosum Str celluloflavus Pseudomonas Coniophora cerebella Str. thermodiastaticus Fluorescens Chrysosporium lignorum Thermosporafusca Cellulomonas biazotea Fusarium mniforme Thermoactinomyces glaucus Cellulomonas cellasea F. oxy spoum Nocardia cellulans Cellulomonas fimi F. solani Cellulomonas flavigena F. splendens Cellulomonas gelida Hunicola insodens Cellulomonas uda Mucor pusillus Bacilus subtilis Myrothecium verucarium Neunospora spp Penicillium notatum Piricularia oryzea Polyporus versicolor 11
P. sclweinitzii Stachybotrys atra Stereum sangcinolentum Trchoderma viride Trichodermakoningi Vi sinh vật tham gia phân huỷ pectin Vi khuẩn Nấm sợi Bacillus polymyxa Aspergillus flavus Erwinia catorovora Asp. omfzae Erwinia aroideae Selerotina libertina Clostridium multifermentans Coniothycopsis diplodiella Bysochlannys fulva Rhizopustritici Botngtis cinerea Vi sinh vật tham gia phân huỷ xylan Vi khuẩn Nấm sợi Xạ khuẩn Bacillus lichenifornus Alternaria kikuchiana Streptomyces albogriseolus B. megatherium Aspergillus amstelodami S. albus B. polymyxa A. batatae S. olivaceus B. pumilus A. foctidus S. xylopplagus B. subtilis A. fumigatus B. xylophagus A. niger Bacteroides amylagens A. oryzae Butyrivigrio fibnisolvens Chaetonium globosun Cellvibriofulvus C. trilateralo Clostridium sp Chrysosporum lignoum Micromonospora chalcea Fomes annosus F. igniarus F. marginatus Fusarium moniliforme F. roseum Gibberella sanbenetti Gloephyllum saepiarium Myrothecium cyclopium P. digitatum P. expansum P. funiculosum P. luteum Trichoderme konigi T. lignorum T. viride T. roseum Lượng các chất chứa nitơ có trong tự nhiên Vị trí tồn tại Số lượng dự đoán 1. Trong thực vật sống trên mặt đất 10 x 109 12
2. Trong động vật sống trên mặt đất 1 x 109 3. Trong xác hữu cơ trên mặt đất 550 x 109 4. Trong thực vật sống ở đại dương 3 x 109 5. Trong chất vô cơ trên mặt đất 140 x 109 6. Trong xác hữu cơ dưới đại 650 x 109 dương 660 x 109 7. Trong chất vô cơ dưới đại dương 4 x 109 8. Trong tầng trầm tích 14 x 109 9. Trong vỏ trái đất Sự chuyển hoá axit amin ở tế bào vi sinh vật STT Axit amin Sản phẩm tạo thành 1 Alanin - -keto axit, axit axetic, axit propionic, axit lactic, NH3, CO2, etanol, etrylamin. 2 Triptophan - Indol, skatol, axit nicitinic, serotonin, axit kynurentic, axit indolaxetic, omocrom 3 Arginin - Spernin, spermidin, putreaxin 4 Axit aspactic - Các pyrimidin 5 Axit glutamic - Glutution 6 Glycin - Các purin, glutation, creetin, phospho-cratin, các tetrapyrol 7 Histidin - Histamin 8 Lyzin - Cadaverin, anabazin, coniin 9 Ocnitin - Hyoxaxiamin 10 Serin - Sphingozin 11 Tyrosin - Epinephrin, norepinephrin, trelanin, pocphin, paraverin 12 Valin - Axit pantotenic, penicillin Các loại vi khuẩn tham gia quá trình amôn hoá protein trong chất th ải STT Vi khuẩn Loại protease pH tối ưu 1 Aeromonas hydrophyla 9 2 A. proteolytica 8 3 Arthrobacter Spp 7–8 4 Bacillus cereus 7 10,3 – 10,8 5 B. licheniformis 10,3 – 10,8 6 B. megaterium 7 7 B. mesentenricus 7,5 8 B. pasteurianus 11 – 12 9 B. polymyxa 8 – 8,5 10 B. pumilis 10,3 – 10,8 11 B. stearothermophilus 6,9 – 7,2 12 B. subtilis 10,3 – 10,8 13 B. amyloliquefaciens 6,5 – 7,5 14 B. alkalopphilis 10,2 – 10,7 10 – 12 15 B. subtilis var amylosacchariticus 7 10,5 16 B. subtilis var natto 10,3 – 10,8 17 B. thermoproteolyticus 7,5 – 8 18 Clostridium botulinum 6,2 – 7 13
19 Cl. Histolyticum 6,5 – 8 20 Cl. Parabatilinum 7,8 21 E. coli 8 – 10,5 22 E. freundii 10 23 Micrococcus Sp 7,5 24 Proteus mirabitis 9 – 10 25 P. vulgaris 9 – 10 26 Pseudomonas aerasinosa 8 - 8,5 27 Ps. Fluorescens 7 – 8,5 28 Ps. Marinoglutinnosa 7,5 29 Ps. Myxogenes 7 – 8,5 30 Sarratia marcescens 9 31 Staphilococcus aureus 7,5 32 Streptococcus faecalis 7,5 Các loại xạ khuẩn tham gia quá trình amôn hoá protein trong chất thải STT Xạ khuẩn Loại pH tối ưu protease 14
1 Stretomyces caespitosus Trung tính 7,8 2 Str. ethreus Kiềm 9,0 3 Str. fradiae Kiềm yếu 8 - 10 4 Str. griseus Kiềm 8,5 - 10 5 Str. griseolus Trung tính 7,5 - 8 Trung tính 7,5 - 8,5 Trung tính 6,5 - 7 6 Str. kinoluteus Kiềm 8 7 Str. maderatus Trung tính 7,5 8 Str. madurae Kiềm yếu 8 Trung tính 7,5 9 Str. maraensis Trung tính 6,8 - 7 10 Str. proteolyticus Kiềm 10,5 - 10,8 11 Str. rectus Kiềm yếu 8-9 12 Str. siyaensis Trung tính 6,5 - 8 13 Str. verticillatus Kiềm 8-9 14 Thermonospora fusca Kiềm 8-9 15 Thermoactinomyces vulgaries Các loài nấm men tham gia quá trình amôn hoá protein trong chất th ải S Nấm men Loại protease pH tối T ưu T 1 Candide albicas Axit 3,2 2 Endorycopsis fibulisera Axit 2,3 – 2,6 3 Rhodotorula glutinis Axit 2–3 4 Saccharomyces carls bengensis Axit 3 Trung tính 7 5 S. cerevisiae Axit 2–3 Kiềm 9 Axit yếu 5–6 6 Torulopsis insigeniosa Axit 2,5 – 3 Các loài nấm sợi tham gia quá trình amôn hoá S Nấm sợi Loại protease pH tối ưu TT 1 Acremonium kiliense Kiềm 10,5 2 Acrocylindrium spp Axit 2–3 3 Altennaria Axit 3–5 4 Aspergillus candidus Kiềm 10 – 11 5 Asp. Flavus Kiềm 8,5 – 10 6 Asp. Melleus Kiềm yếu 8 7 Asp. Niger macrosporus Axit A, axit B 2: 2,8 8 Asp. Ochraceus Trung tính 7,5 9 Asp. Oryzae Axit 1, axit 2 3 15
10 Asp. Oryzae microporus Kiềm 8,5 – 10 Kiềm yếu 8,2 – 8,4 Trung tính 6-7 11 Asp. Saitoi Axit 2,5 – 3 12 Asp. sojae Kiềm 8,5 – 10 Trung tính 6,5 – 7,5 Trung tính 7,5 – 8,5 13 Asp. sulphureus Kiềm 7,5 – 9,5 14 Asp. sydowi Kiềm yếu 8 15 Cephalosporium spp Kiềm 11 16 Cladosporium spp Axit 2,5 – 2,9 17 Endothia paracitica Axit
4 Nitrosol Vi khuẩn này có hình thái rất đa Nhiệt độ obus dạng, chúng thuộc vi khuẩn gram âm. phát triển 15 – Chúng có khả năng di động nhờ chu mao. 30oC. pH 6 – 8,2. Chúng thuộc tự dưỡng hoá năng bắt buộc. Đặc điểm các giống vi khuẩn tham gia quá trình nitrat hoá S Vi Đặc điểm hình thái Điều kiện phát TT khuẩn triển 1 Nitrobac Tế bào hình que, hình quả lê, Nhiệt độ phát ter sinh sản theo kiểu nảy chồi. Chúng triển thuộc vi khuẩn gram âm 5 – 40 oC, pH thích hợp 6,5 – 8,5 2 Nitrospi Tế bào hình que thẳng, hình Nhiệt độ phát na cầu không di động. Chúng thuộc loại triển hoá năng bắt buộc. Chúng không đòi 20 – 30oC, hỏi chất kích thích sinh trưởng và pH thích hợp 7 – thuộc hiếu khí bắt buộc 8 3 Nitrococ Chúng thuộc vi khuẩn hình Nhiệt độ phát cus cầu, có kích thước 1,5µm, thuộc triển gram âm. Chúng có khả năng di động 15 – 30oC, nhờ một hoặc hai tiêm mao. Chúng pH thích hợp 6,8 thuộc vi khuẩn hoá năng bắt buộc, –8 không đòi hỏi chất kích thích sinh trưởng Đặc điểm vi sinh vật tham gia quá trình phản nitrat hoá S Vi sinh Đặc tính TT vật 1 Thiobacillus Tế bào có hình que ngắn, kích thước 0,5x 3 µm, tự dưỡng denitrificans bắt buộc, chỉ oxy hoá các hợp chất lưu huỳnh, không oxy hoá sắt, thuộc loại kỵ khí không bắt buộc. Sử dụng nitrat khi thiếu oxy. 2 Bacillus Hình que, tạo bào tử, bào tử ở giữa tế bào, tế bào không licheniformis biến dạng khi tạo bào tử. Chúng chuyển hoá glucose tạo axit, không tạo khí và tạo khí yếu, có khả năng tạo axetoin. 3 Paracoccus Tế bào hình cầu, không di động, gram âm, dị dưỡng denitrificans carbon không bắt buộc. 4 Pseudomonas Tế bào hình que, không cần chất sinh trưởng khi phát aeruginosa triển, có khả năng tạo sắc tố huỳnh quang, sắc tố pyoxianin. 5 Pseudomonas Loài này giống Psendomonas aeruginosa, nhưng khác là stutzeri chúng không tạo sắc tố huỳnh quang. Đặc điểm một số vi khuẩn tự dưỡng hoá năng Vi sinh vật Đặc điểm sinh Đặc điểm sinh lý, sinh hoá thái 17
1. Họ Chúng gần Sinh sản theo cách phân cắt, Thiorodaceae giống vi khuẩn màu chúng thuộc loại tự dưỡng quang năng tím, hình que, ellip, có điển hình. Chúng có thể sử dụng CO2 để kích thước 1-2 x 5 x tổng hợp chất hữu cơ nhờ ánh sáng m ặt 10µ. Có nhiều loài có trời theo phương trình sau: hình thái rất dài, không 2CO2 + H2S + 2H2O→ (CH2O) + có nha bào có tiên mao H2SO4 Khi oxy hoá H2S lưu huỳnh được tích luỹ và sau đó chuyển thành SO42- và chuyển ra ngoài tế bào. 2. Họ Chúng có kích Chúng oxy hoá H2S thành S. Chlorobacteriaceae thước 0,5 x 0,7, 1,5 – Skhông tích luỹ trong tế bào như họ trên 2,0µ. Chúnh không hình mà S được tích luỹ ngoài đống chất thải. thành nha bào, không di Quá trình oxy hoá này như sau: động sinh sản theo CO2 + H2S → (CH2O) + 2S + H2O phương pháp phân đôi Đặc điểm vi khuẩn thiobacillus tự dưỡng hoá năng Vi khuẩn Đặc điểm sinh Đặc điểm sinh lý, sinh hoá thái 1. Thiobacillus Thuộc vi khuẩn Có khả năng oxy hoá Na2S2O3 thành thioparus hình que, có kích thước SO42-, oxy hoá S thành H 2SO4, oxy hoá Na2S2O6 0,5 x 0,3µm. Chúng không thành Na2SO4. Ngoài ra chúng có thể oxy hoá có nha bào có một tiân H2S thành S theo phương trình sau. mao ở một đầu. H2S + O2 → 2H2O + 2S + 82 kcal Năng lượng này dùng để tổng hợp chất hữu cơ. CO2 + H2O → (CH2O) + O2 2. Thiobacillus Hình thái gần Chúng sinh trưởng trong pH < 6 và tồn thioxidans giống thiobacillus tại ở pH thấp thioparaus Chúng có thể chuyển S thành SO42- 3. Thiobacillus Vi khuẩn hình que Thuộc vi khuẩn tự dưỡng hoá năng novellus kích thước 0,5 x 10 x điển hình 3,0µm. Chúng có tiên mao có thể di động 4. Thiobacillus Hình thái của Thuộc loại yếm khí, có thể khử NO3, denitrificans chúng giống thiobacillus oxy hoá S thành SO42-. thioparus và thiobacillus 5S + 6KNO3 + 2CaCO3 → 2K2SO4 + thioxidans CaSO4 + 2Co2 kcal. Năng lượng tạo ra được vi khuẩn sử dụng để tổng hợp chất hữu cơ CO2 + H2O → (CH2O) + O2 5. Beggiatoa Vi khuẩn hình sợi Thuộc loại tự dưỡng hoá năng điển trong tế bào có nhiều hạt, hình. Chúng có thể oxy hoá H 2S thành S và có thể tạo màu đen khi H2SO4 trong môi trường có H2S + O2 → 2H2O + 2S + 82kcal AgNO3. 2S + 3O2 → 2H2O + 2H2SO4 + 118kcal 18
Năng lượng tạo ra chúng sử dụng để tổng hợp chất hữu cơ. Có 2 trường hợp * Nếu khối chất thải nhiều H2S thì sự hình thành S sẽ lớn * Nếu khối chất thải thiếu H2S thì S bị oxy hoá mạnh hơn S tích lũy Chương 2 ĐẶC ĐIỂM CHẤT THẢI CHĂN NUÔI 1. ĐẶC ĐIỂM CHẤT THẢI CHĂN NUÔI Chất thải trong chăn nuôi được chia làm ba loại: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất th ải khí. Đây là hỗn hợp chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh v ật và tr ứng ký sinh trùng có th ể gây b ệnh cho đ ộng v ật và con người. - Chất thải rắn gồm phân, thức ăn thừa của thú, vật liệu lót chuồng, xác súc vật ch ết và các chất thải khác. Chất thải rắn có độ ẩm 56 - 83%, tỷ lệ NPK cao. - Chất thải lỏng hay còn gọi là nước thải; gồm nước thải của thú, n ước r ửa chu ồng và ph ần phân lỏng hòa tan; có độ ẩm cao trung bình khoảng 93 - 98%. - Chất thải khí là các loại khí sinh ra trong quá trình chăn nuôi, quá trình phân h ủy c ủa các ch ất hữu cơ rắn và lỏng. 1.1. CHẤT THẢI RẮN 1.1.1. Phân và nước tiểu gia súc Lượng phân và nước tiểu gia súc thải ra trong một ngày đêm tùy thu ộc vào gi ống, loài, tu ổi, khẩu phần thức ăn, trọng lượng gia súc. Lượng phân và n ước ti ểu gia súc th ải ra trong ngày đêm trung bình cho thấy ở bảng 3. Bảng 3. Số lượng chất thải của một số loài gia súc gia cầm Lượng phân Lượng nước tiểu Loài gia súc, gia cầm (kg/ngày) (kg/ngày) Trâu bò lớn 20 – 25 10 - 15 Heo dưới 10 kg 0,5 – 1 0,3 - 0,7 Heo 15 – 45 kg 1–3 0,7 - 2 Heo 45 – 100 kg 3–5 2-4 Gia cầm 0,08 - Nguyễn Thị Hoa Lý (1994, trích dẩn bởi Phạm Trung Thủy, 2002) Phân heo được xếp vào loại phân lỏng, hàm lượng nước chiếm 56 - 83%, phần còn lại là chất khô gồm các chất hữu cơ, hợp chất NPK dưới dạng chất vô cơ. Thành phần c ủa phân heo t ừ 70 – 100 kg cho thấy ở bảng 4. Bảng 4. Thành phần của phân heo từ 70 – 100 kg Đặc tính Đơn vị Giá trị Vật chất khô gram/kg 213 - 342 NH3 - N (Amoniac) gram/kg 0,66 - 0,76 Nt (Nitơ tổng số) gram/kg 7,99 - 9,32 Tro gram/kg 32,5 - 93,3 Chất xơ gram/kg 151 - 261 Carbonates gram/kg 0,23 - 2,11 Các acid béo mạch ngắn gram/kg 3,83 - 4,47 pH 6,47 - 6,95 Trương Thanh Cảnh và ctv (1998, trích dẩn bởi Phạm Trung Thủy, 2002) Thành phần hóa học của phân phụ thuộc vào dinh dưỡng, tình tr ạng sức kh ỏe, cách nuôi dưỡng, chuồng trại, loại gia súc-gia cầm, kỹ thuật chế biến thức ăn. Thành phần nguyên tố đa lượng cho thấy ở bảng 5. 19
Bảng 5. Thành phần nguyên tố đa lượng Loại gia súc H2O Nitơ P2O5 K2O (%) (%) (%) (%) Ngựa 74 0,5 0,4 0,3 Bò 84 0,3 0,2 0,2 Heo 82 0,6 0,6 0,2 Gà 50 1,6 0,2 0,2 Giáo trình phân bón hữu cơ, Khoa Nông học - Trường ĐHNL TP.HCM. Trích d ẩn b ởi Nguy ễn Chí Minh (2002). Thành phần nguyên tố vi lượng thay đổi phụ thuộc vào lượng và lo ại th ức ăn Ví d ụ: Bo = 5 – 7 ppm, Mn = 30 – 75 ppm, Co = 0,2 - 0,5 ppm, Cu = 4 – 8 ppm, Zn = 20 – 45 ppm, Mo = 0,8 - 1,0 ppm. Trong quá trình ủ phân, vi sinh vật công phá cơ chất, giải phóng chất khoáng hòa tan cho cây tr ồng h ấp thu. Thành phần của phân gia súc gia cầm được trình bày theo bảng 6. Bảng 6. Thành phần khoáng trong phân gia súc, gia cầm (%) Loại phân Nước Nitơ P2O5 K2O CaO MgO Heo 82,0 0,60 0,41 0,26 0,09 0,10 Trâu bò 83,1 0,29 0,17 1,00 0,35 0,13 Ngựa 75,7 0,44 0,35 0,35 0,15 0,12 Gà 56,0 1,63 0,54 0,85 2,40 0,74 Vịt 56,0 1,00 1,40 0,62 1,70 0,35 Nguồn: Lê văn Căn. Trích dẫn bởi Nguyễn Thị Quý Mùi (1997) Thành phần dinh dưỡng của phân heo được trình bày trong bảng 7. Bảng 7. Thành phần hóa học của phân heo Chỉ số Hàm lượng N tổng số (%) 4 P2O5 1,76 K2O 1,37 Ca2+ (meq/100g) 38,47 Mg2+ (meq/100g) 5,49 Mùn (%) 62,26 Tỉ lệ C/N 15,57 Cu tổng số 81,61 Zn tổng số 56,363 Nguồn: Trần Tấn Việt và ctv (2001, trích dẩn bởi Nguyễn Chí Minh, 2002) Về mặt hóa học, các chất trong phân chuồng có thể chia làm hai nhóm: - Hợp chất chứa nitơ ở dạng hòa tan và không hòa tan. - Hợp chất không chứa nitơ bao gồm hydratcarbon, lignin, lipid… Tỷ lệ C/N có vai trò quyết định đối với quá trình phân giải và tốc độ phân giải các h ợp ch ất hữu cơ có trong phân chuồng. Các loại vi khuẩn có trong phân chuồng được cho thấy ở bảng 8. Bảng 8. Các loại vi khuẩn có trong phân Lượng Điều kiện bị diệt Khả năng gây Tên ký sinh vật ký sinh Thời gian bệnh T (0C) trùng (phút) Salmonella typhi - Thương hàn 55 30 Salmonella typhi A & B - Phó thương hàn 55 30 Shigella spp - Lỵ 55 60 20