Nội dung

BÀI 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT

Vi sinh vật (VSV) rất nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường. Việc nắm vững các yếu tố này giúp kỹ thuật viên môi trường tối ưu hóa hiệu suất xử lý và phòng tránh các sự cố "chết vi sinh".

1. Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng enzyme và độ bền của màng tế bào.

  • Phân nhóm vi sinh vật:

    • VSV ưa lạnh ($< 15^{\circ}C$): Ít gặp trong xử lý nước thải vùng nhiệt đới.

    • VSV ưa ấm ($20 - 45^{\circ}C$): Chiếm đa số trong các bể Aerotank và UASB tại Việt Nam. Nhiệt độ tối ưu thường là $25 - 37^{\circ}C$.

    • VSV ưa nhiệt ($> 45^{\circ}C$): Thường gặp trong quá trình ủ phân compost hoặc xử lý bùn kỵ khí nhiệt độ cao.

  • Ảnh hưởng: Khi nhiệt độ tăng (trong giới hạn cho phép), tốc độ trao đổi chất tăng. Nếu nhiệt độ quá cao, protein bị biến tính dẫn đến chết VSV. Nếu quá thấp, hoạt tính enzyme giảm, VSV rơi vào trạng thái đình trệ.

2. Độ pH

pH quyết định sự tích điện trên bề mặt tế bào và hoạt tính của enzyme chuyển hóa.

  • Giá trị tối ưu: Đa số vi khuẩn xử lý môi trường phát triển tốt nhất ở pH trung tính: $6.5 - 7.5$.

  • Đặc điểm theo nhóm:

    • Vi khuẩn: Ưa pH trung tính hoặc hơi kiềm.

    • Nấm: Có khả năng chịu acid tốt hơn vi khuẩn (thường phát triển mạnh khi pH $< 5.5$).

  • Lưu ý vận hành: Trong bể kỵ khí, nếu pH giảm xuống dưới $6.5$, vi khuẩn Methanogen sẽ bị ức chế, gây ra hiện tượng "chua" bể.

3. Dinh dưỡng

Để xây dựng tế bào và duy trì sự sống, VSV cần được cung cấp đầy đủ và cân đối các nguyên tố dinh dưỡng.

  • Các nguyên tố đa lượng (C, N, P):

    • Nguồn Carbon: Lấy từ chất hữu cơ trong nước thải (BOD/COD).

    • Nguồn Nitơ và Photpho: Cần thiết cho tổng hợp Protein và DNA.

  • Tỷ lệ dinh dưỡng vàng (Tỷ lệ phối trộn):

    • Xử lý hiếu khí: $BOD_{5} : N : P = 100 : 5 : 1$.

    • Xử lý kỵ khí: $BOD_{5} : N : P = 350 : 5 : 1$.

  • Các nguyên tố vi lượng: $Fe, Mg, Ca, Mo...$ cần với lượng rất nhỏ nhưng không thể thiếu cho các phản ứng xúc tác.

4. Độ mặn

Độ mặn (nồng độ muối hòa tan, chủ yếu là $NaCl$) ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu của tế bào.

  • VSV thông thường: Khi độ mặn tăng cao, nước bên trong tế bào bị rút ra ngoài (hiện tượng co nguyên sinh), làm tế bào bị mất nước và chết.

  • VSV ưa mặn (Halophiles): Có cấu tạo đặc biệt để tồn tại trong môi trường nước biển hoặc nước thải chế biến thủy sản có hàm lượng muối cao.

  • Ứng dụng: Đối với nước thải có độ mặn cao, sinh viên cần lưu ý phải thực hiện quá trình "thuần hóa" vi sinh vật từ từ để chúng thích nghi với áp suất thẩm thấu mới, tránh sốc muối gây tan bào.