Tải bản đầy đủ

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



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


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×