Bài thuyết trình Chu trình sinh địa hoá

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM

VIỆN KHCN&QLMT

M ÔN: VI SINH MÔI TRƯỜNG

Lớp: CDMT10

GVHD: Trần Thị Thanh Huyền

DANH SÁCH NHÓM:

1.Dương Thị Nam

MSSV: 08245671

MSSV:08255921

MSSV: 08247861

2.Phạm Thị Ngọc Tiên

3.Nguyễn Thị Kim Lài

4.Huỳnh Thị Thanh Phương MSSV: 08244841

5.Nguyễn Hoàn Phúc MSSV: 08119081

6.Nguyễn Thị Thu Hương MSSV: 08098091

7.Lê Thị Bé Tám

MSSV: 08262011

MSSV: 08216051

8.Trần Thị Huệ Tâm

I. LƯU HUỲNH

1.Sơ lược về lưu huỳnh

2.Vi sinh vật của chu trình lưu huỳnh

3.Sự chuyển hoá lưu huỳnh trong môi trường nước

II. PHOSPHO

1.Sơ lược về phospho

2.Vi sinh vật của chu trình phospho

3.Loại bỏ phospho bằng phương pháp hoá học

4.Loại bỏ phospho bằng phương pháp sinh học

5.Các công nghệ loại bỏ phospho

1.Sơ lược về lưu huỳnh:

 Lưu huỳnh là nguyên tố khá phong phú trong môi

trường và nước biển là nguồn chứa sulfate lớn nhất.

 Lưu huỳnh tham gia vào thành phần các acid

amin trong protein, trong vitamin như tiamin và

biotin.

1.Sơ lược về lưu huỳnh :

• Một phần khác, S biến thành SO₂bay ra khỏi mặt

đất, vào không khí theo dạng H₂S hay SO₂.

• Lượng S mà nước thải công nghiệp, nông nghiệp

thải ra cho môi trường khoảng 2,7 – 260

kg/ha/năm.

2-

Ion sulfate (SO₄):

• Sulfate thường hiện diện trong nước có nguồn gốc

khoáng chất hoặc nguồn nước hữu cơ. Sulfate cũng là

thông số tiêu biểu cho vùng nước nhiễm phèn.

• Nước có hàm lượng sulfate >250 mg/l có tính độc hại

đối với sức khỏe con người.

• Hàm lượng sulfate trong nước uống không vượt quá

200 mg/l.

• Trong nước lợ và mặn họặc nước phèn hàm lượng

2-

SO₄có thể lên đến hàng trăm, hàng ngàn mg/l.

Hidrosulfua:

 Khí hidrosulfua ( H₂S) trong nước là sản phẩm của

quá trình phân hủy các chất hữu cơ, phân rác trong

điều kiện yếm khí, khi gặp oxi sẽ xảy ra quá trình oxi

2-

hóa H₂S thành SO₄. Khí H₂S làm cho nước có mùi

trứng thối khó chịu, với nồng độ cao nó có tính ăn

mòn vật liệu.

2.Vi sinh vật của chu trình lưu huỳnh:

❖Khoáng hoá lưu huỳnh hưu cơ

❖Đồng hoá

Chu Trình Lưu Huỳnh:

Sự oxi hóa lưu huỳnh:

 Vi khuẩn khử lưu huỳnh phát triển trong nước ngầm,

các ao hồ, sông, biển có chứa H₂S. H₂S do các vi

khuẩn lưu huỳnh oxi hóa qua 2 giai đoạn:

-Gđ1: tạo thành S tự do:

2H₂S + O₂→ 2H₂O + S₂+125 kcal

- Gđ2: tạo thành acid sulfuric với sự tích lũy bên trong

tế bào: S₂+ 3O₂+ 2H₂O → 2H₂SO₄+ 294 kcal

Sự khử lưu huỳnh:

 Vi khuẩn khử sulfate là loại vi khuẩn kị khí phát triển

trong môi trường nước có chứa một lượng nhất định

sulfate và chất hữu cơ.

 Khử sulfate đồng hóa: H₂S có thể được tạo thành

trong điều kiện phân hủy kị khí (các hợp chất hữu cơ

có chứa acid amin lưu huỳnh như methionin, cystein,

cystin) bởi nhóm Clostridia, Velionella.

Sự khử lưu huỳnh:

 Khử sulfate dị hóa :là quá trình chủ yếu sinh ra H₂S trong

nước thải. Các nhóm vi khuẩn khử sulfate chịu trách nhiệm

thực hiện quá trình này trong điều kiện kị khí nghiêm ngặt.

2-

SO₄+ các hợp chất hữu cơ → S^2-+ H₂O + CO₂

S^2-+ 2H⁺→ H₂S

H₂S độc đối với thực vật và động vật.

Sự khử lưu huỳnh:

 Những vi khuẩn khử sulfate phân lập được từ các mẫu

môi trường (bùn hoạt tính kỵ khí, bùn lắng dưới đáy

sông, vi khuẩn đường ruột…) là: Desulfovibrio,

Desulfotomaculum,Desulfobulbus,Desulfomonas,Desu

lfobacter,Desulfococus,Desulfonema,Desulfosarcina,

Desulfobacterium và Thermodesulfobacterium.

 Desulfotomaculum là giống tạo bào tử duy nhất trong

nhóm vi khuẩn khử sulfate.

Desulfotomaculum

Desulfovibrio

3.Sự chuyển hoá lưu huỳnh trong

môi trường nước:

 Lưu huỳnh là một hợp chất khá quan trọng đối với vi

sinh vật.

 Trong thiên nhiên chúng có nhiều trong các hợp chất

vô cơ. Sự chuyển hóa lưu huỳnh trong thiên nhiên tạo

một chu trình khép kín.

Chu trình khép kín:

cac chat huu

co luu huynh

trong dieu kien yem khi

trong dieu kien hieu khi

SO₄

H₂S

S

3.Sự chuyển hoá lưu huỳnh trong

môi trường nước

VSV tự

dưỡng

hóa năng

VSV

VSV tự

dưỡng

quang

năng

chuyển

hóa lưu

huỳnh

VSV dị

dưỡng

3.1.Nhóm vi sinh vật tự dưỡng hoá năng:

 Thiobacilus

 Beggiatoa

 Thiothrix

Beggiatoa

 Thioploca ...

Thiothrix

Thiobacilus:

 Loài Thiobacillus có khả năng chuyển hóa các hợp chất

chứa lưu huỳnh theo phương trình sau:

5Na₂S₂O₃+ H₂O + O₂→ 5Na₂SO₄+ 2S₂+H₂SO₄+X kcal

S₂+ 3O₂+ H₂O → 2H₂SO₄+ X kcal

Na₃S₄O₆+ 10O₂→ 3Na₂SO₄+ 5H₂SO₄+ X kcal

CO₂+ H₂O ⎯^Xkcal→ (CH₂O ) + O₂

Chất hữu cơ

Các phản ứng hóa học trên đều tạo ra năng lượng. Năng

lượng này được Thiobacillus sử dụng để tổng hợp các

chất hữu cơ từ CO₂và H₂O.

Loài Thiobacillus :

 Thiobacillus thioparus

 Thiobacillus thioxidans

 Thiobacillus novellus

 Thiobacillus denitrificans

Thiobacillus thioparus:

 Đây là vi khuẩn hình que rất nhỏ, không có khả năng

tạo nha bào, tạo tiêm mao ở một đầu của tế bào. Giống

2-

này có khả năng oxi hóa Na₂S₂O₃thành dạng SO₄và

S, ngoài ra chúng có thể oxi hóa S thành H₂SO₄và oxi

hóa Na₂S₄O₆để thành Na₂SO_4.bên cạnh đó giống này

còn có khả năng oxi hóa được H₂S để trở thành S theo

phương trình sau:

H₂S + O₂→ 2H₂O +2S + 82 kcal

CO₂+ H₂O ⎯^82kcal→ (CH₂O) + O₂

Thiobacillus thioxidans:

 Giống vi khuẩn này không khác nhiều về hình thái so với

giốngThiobacillus thioparus.

 Chúng phát triển tốt trong môi trường pH < 6 và phát triển

tối ưu ở pH = 3. Giống vi khuẩn này có thể chuyển hóa S

2-

thành SO₄.

Thiobacillus novellus:

 Giống vi khuẩn này có kích thước lớn hơn hai giống trên

và có tiêm mao, do đó chúng có thể di động trong môi

trường H₂O.

Thiobacillus denitrificans:

 Chúng rất giống Thiobacillus thioparus và Thiobacillus

thioxidans. Giống vi khuẩn này thuộc loại yếm khí,

2-

chúng có khả năng oxi hóa lưu huỳnh thành SO₄quá

trình này có thể tóm tắt như sau:

5S + 6KNO₃+2CaCO₃⎯→ 2K₂SO₄+CaSO₄+2CO₂+

3N₂+ Xkcal

CO₂+ H₂O ⎯^Xkcal→ (CH₂O) + O₂

Chất hữu cơ

Loài Beggiatoa:

 Đây là loài vi khuẩn hình sợi, khi tồn tại trong môi

trường nước chúng thường nổi lên trên bề mặt.

 Trong tế bào của loài vi khuẩn này có rất nhiều hạt S.

Các hạt S này rất dễ quan sát dưới kính hiển vi, khi ta

nhuộm chúng với AgNO₃, chúng sẽ chuyển sang màu

đen.

 Giống Beggiatoa minima là giống quan trọng nhất và có

ý nghĩa nhất trong chuyển hóa các hợp chất lưu huỳnh

trong thiên nhiên đặc biệt là môi trường nước, chúng có

khả năng chuyển hóa H₂S thành S và H₂SO₄

3.2.Vi khuẩn tự duỡng quang năng:

 Vi khuẩn chuyển hóa lưu huỳnh tự dưỡng quang năng

thuộc bộ Pseudomonadales.

Pseudomonadales

Thiorodacae

chlorobacteriace

3.2.1.Họ thioradaceas:

 Các giống thuộc họ này có khả năng sử dụng năng lượng

mặt trời để tổng hợp các chất hữu cơ từ CO₂và H₂O.

Phương trình tổng hợp này có biểu diễn như sau:

CO₂+ H₂S ⎯^{ánh sáng}→ (CH₂O) + H₂SO₄

 Trong quá trình chuyển hóa H₂S, lưu huỳnh được tích

2-

lũy sau đó chúng được chuyển thành SO₄và thoát ra

ngoài.

3.2.2Họ Chlorobacteriaceae:

 Trong họ này có giống chromatium. Đây là vi khuẩn

màu tím, chúng không có khả năng hình thành nha

bào, không có tiêm mao, chúng thuộc vi khuẩn yếm

khí. Chúng có khả năng oxi hóa H₂và các hợp chất

chứa lưu huỳnh khác. Quá trình quang hợp của họ này

tóm tắt qua phương trình sau :

H₂S + H₂O ⎯^{ánh sáng}→ (CH₂O) + 2S +H₂O

 Lưu huỳnh được tích lũy trong tế bào vi khuẩn.

3.3Vi khuẩn dị dưỡng:

 Các loài vi khuẩn dị dưỡng S bao gồm các giống

thuộc Bacillus như Bacillus menentericus,

B.esteroporus và B.subtilis. Ngoài ra còn có nhiều

nhà khoa học còn cho thấy khả năng dị dưỡng S

có cả ở xạ khuẩn, nấm sợi và nấm men, tuy nhiên

khả năng dị dưỡng lưu huỳnh của chúng rất yếu.

II.Phospho:

1.Sơ lược về phospho

2.Vi sinh vật của chu trình phospho

3.Loại bỏ phospho trong việc sử lý bằng phương pháp

hoá học

4.Loại bỏ phospho bằng phương pháp sinh học

5.Các công nghệ loại bỏ phospho