Đồ án Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến vi sinh vật nước

n cho cây trồng, cây sử dụng không hết sẽ có tác dụng ngược lại. + Phú dưỡng hoá đất: lượng chất hữu cơ dư thừa sẽ làm cho đất bão hoà và quá bão hoà dinh dưỡng, gây mất cân bằng sinh thái và thoái hoá đất. Đây là một trong những nguyên nhân gây chết cây dẫn đến giảm năng suất và san lượng cây trồng. Ngoài ra, khi trong đất dư thừa chất dinh dưỡng sẽ dẫn đến hiện tượng rửa trôi và thấm làm ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm. + Vi sinh vật và mầm bệnh: phân và nước tiểu của gia súc có chứa rất nhiều loại vi trùng, trứng giun sán … gây bệnh cho người và vật nuôi. Các tác nhân gây bệnh này có thể tồn tại rất lâu trong đất nên chúng có nguy cơ phát tán vào không khí, nước ngầm, nước mặt theo chuỗi thức ăn để gây bệnh. 2.3. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CHUNG QUẢN LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRONG CHĂN NUÔI 2.3.1. Giảm lượng khí tạo mùi tại nguồn thải Vệ sinh chuồng trại thường xuyên, tránh ứ đọng chất thải: Sử dụng chế phẩm visinh trộn vào phân để làm thay đổi quá trình phân huỷ phân, không tạo ra sản phẩm khi có mùi hôi. Thay đổi khẩu phần thức ăn, giảm lượng protein thô, thêm các chế phẩm vi sinh trộn vào thức ăn nhằm làm giảm các chất ô nhiễm gây mùi trong phân nước tiểu và hô hấp của gia súc. 2.3.2. Thu gom chất thải: Phân và nước tiểu của gia súc sau khi thải ra được thu gom ra khỏi chuồng càng sớm càng tốt, tránh gây bẩn xung quanh chuồng trại và gia súc đồng thời tránh các vi sinh phân huỷ phân và nước tiểu gia súc sinh mùi hôi thối trong chuồng nuôi. Tuỳ theo từng điều kiện cụ thể, loại hình chăn nuôi, qui mô chăn nuôi hay phương pháp xử lý chất thải sẽ có phương pháp thu gom chất thải khác nhau. Đối với các cơ sở chăn nuôi thu gom trước, sau đó dùng nước rửa chuồng, nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải thấp hơn rất nhiều so với những cơ sở chăn nuôi luôn phân. Đối với phân gia súc, nếu sử dụng để bón cho cây trồng thì phân cần thu gom trước khi rửa chuồng và tăm vật nuôi. Nếu sử dụng bể lắng, hầm(túi) biogas để xử lý chất thải thì hệ thống thu gom phân và nước thải có thể chung, với hệ thống này thì mương dẫn nên rộng và dốc đủ lớn để dễ dàng chuyển phân xuống hầm xử lý. 2.3.3. Lưu trữ chất thải: Mục đích của việc lưu trữ là để ổn định thành phần dinh dưỡng trong phân và giảm lượng vi sinh vật truyền bệnh. Cấu trúc thiết bị lưu trữ và thời gian lưu trữ ảnh hưởng đến thay đổi thành phần của phân. Tuỳ theo loại phân , quy mô chăn nuôi và mục đích sử dụng chất thải của từng nơi mà thiết bị lưu trữ cũng như thời gian lưu trữ khác nhau. Thông thường nơi lưu trữ phân là hồ chứa và lắng hoặc bãi chứa phân. Cần lưu ý nơi lưu trữ phân thường nên cách biệt với chuồng trại chăn nuôi và xa nhà ở để không bị ảnh hưởng đến sức khoẻ của gia súc và phải đậy kín. 2.3.4. Vận chuyển chất thải: Một số các trường hợp cần phải vận chuyển chất thải từ trại chăn nuôi như khi chất thải chăn nuôi được sử dụng để bón cho cây trồng hay các mục đích khác hoặc là tại cơ sở chăn nuôi không có điều kiện xây dựng hệ thống xử lý chất thải, phải vận chuyển đến nơi khác xử lý. Có hai phương thức vận chuyển chất thải chăn nuôi: + Tách riêng phân và nước thải: phân lỏng và nước thải được vận chuyển từ trong chuồng trại hoặc hồ chứa phân - nước thải đến hệ thống xử lý. Trong trường hợp xe chuyên chở phân lỏng thì thùng chứa phải bằng vật liệu bền, có nắp đậy kín, không rò rỉ hoặc chảy tràn trên đường vận chuyển. + Tách riêng phân và nước thải: phân rắn cần được vận chuyển từ trong chuồng trại hoặc bãi chứa phân đén hệ thống xử lý, trường hợp vận chuyển đi xa, phải có xe và thùng chứa chuyên dùng. Nước rửa chuồng theo mương và ống dẫn đến hồ lắng nước thải rồi vào hệ thống xử lý để làm giảm mức độ ô nhiễm môi trường trước khi xả ra ngoài. 2.3.5. Các phương pháp xử lý: 2.3.5.1. Phương pháp xử lý mùi hôi: + Phương pháp hấp thu: khí ô nhiễm được lấy ra khỏi chuồng trại gia súc bằng cái quạt hút đặt xung quanh chuồng nuôi rồi đưa vào thiết bị hấp thu và khí ô nhiễm sẽ bị giữ lại. Thường áp dụng phương pháp đơn giản, ít tốn kém là dùng nước hấp thụ khi gây mùi nhưng vì khả năng hoà tan các khí cần khử ở điều kiện thường không cao nên hiệu quả thấp. Thay vào đó, có thể sử dụng các dung dịch như Natri carbonat, Amoni carbonat, Kali photphat để tăng hiệu quả xử lý. + Phương pháp hấp phụ: đây là phương pháp đơn giản, thuận tiện và hiệu quả xử lý cao đối với nhiều loại chất thải khác nhau, Chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính hay một số nguyên liệu khác. Hiệu quả hấp phụ phụ thuộc vào nhiệt độ(không quá 50oC), áp suất, lưu tốc dòng không khím nồng độ chất ô nhiễm gây mùi và hoạt độ chất hấp phụ thấp. Cần lưu ý là khi chất hấp phụ đã bão hoà, cần phải thay chất hấp phụ mới giải hấp để tái sinh chất hấp phụ. + Phương pháp sinh học: sử dụng một số vi sinh vật có khả năng oxy hoá các hợp chất cò mùi trong không khí, tạo các sản phẩm không mùi hay có cường độ mùi thấp hơn, dễ chịu hơn để làm giảm mức độ khó chịu do các khí có mùi gây ra. + Phương pháp cô lập: các hố ủ phân cần có nấp đậy kín nhằm tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển phân huỷ chất hữu cơ có trong phân, vừa tránh thất thoát Nitơ trong quá trình phân huỷ phân, đồng thời không cho các khí có mùi hôi và khí độc thoát ra ngoài. Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi phải vận hành tốt và đủ dung lượng chứa toàn bộ chất thải từ số gia súc nuôi, nhằm đảm bảo việc xử lý chất thải đạt hiệu quả và triệt để. + Phương pháp pha loãng: là phương pháp đơn giản nhất để làm giảm mùi hôi trong chuồng trại. Các khí gây mùi được pha loãng với không khí đến nồng độ dưới ngưỡng cảm nhận sẽ không còn gây cảm giác khó chịu cho người và vật nuôi. Phương pháp này có thể thực hiện tự nhiên(thông gió tự nhiên) hoặc cưỡng bức(quạt). Tuy nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng cho những chuống trại có cường độ mùi thấp. 2.3.5.2. Phương pháp xử lý phân gia súc: Xử lý sinh học: Sản xuất phân bón: Phương pháp sản xuất phân bón hữu cơ từ phân heo nói riêng và từ phân gia súc nói chung dựa trên sự phân huỷ các thành phần hữu cơ có trong phân dưới tác dụng của vi sinh vật có sẵn trong phân. Tuỳ theo chế độ hoạt động của vi sinh vật, ta có 3 phương pháp ủ sau: + Phương pháp ủ nóng: nhiệt độ trong đống phân ủ đạt đến 80 – 90oC. Phương pháp này nhanh chóng, đơn giản nhưng lại mất đi nhiều đạm. + Phương pháp ủ nguội: nhiệt độ trong đống phân ủ đạt khoảng 35 – 50oC. Phương pháp này có ưu điểm làm đạm ít mất đi nhưng thời gian ủ dài. + Phương pháp ủ hỗn hợp: khắc phục được nhược điểm của hai phương pháp trên. Tiến hành ủ nóng trước nguội sau, phân tươi được đổ đống, không nén, để phân huỷ cho đến khi nhiệt độ trong đống phân đạt khoảng 50 – 60oC, sau đó nén chặt đống phân lại ủ nguội. Tuỳ vào quy mô, diện tích đất sẵn có mà công việc ủ phân thực hiện dưới nhiều hình thức khác nhau. Ở quy mô gia đình, ta có thể thực hiện ủ phân ngay trong vườn nhà. Để tăng hiệu quả của quá trình ủ bằng các nguyên liệu như rơm rạ, tro bếp, đất, cây xanh, …Ở quy mô công nghiệp, khi xử lý lượng lớn phân ta còn thu được một lượng lớn sản phẩm khí sinh học đáng kể sinh ra từ quá trình phân huỷ kị khí của phân. Lượng biogas này được sử dụng nguồn nhiệt cho nhiều mục đích khác nhau. Nước rỉ từ đống phân phải được thu lại đưa qua hệ thống xử lý nước thải. Phân heo tươi Hố ủ phân Sân phơi Thùng sấy Phân hữu cơ thành phẩm Biogas Nước rỉ Hệ thống xử lý nước thải Hình 2.2: Quy trình công nghệ xử lý phân heo phương pháp ủ (Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2006) Sản xuất biogas: Là quá trình sử dụng các vi sinh vật phân huỷ kị khí các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản. Với hệ thống xử lý phân và nước thải chăn nuôi sản xuất biogas, ta có thể thu được các sản phẩm hữu ích như: khí đốt, phân bón, thức ăn cho cá. + Khí đốt: biogas có thành phần gồm 60 – 75% CH4 và 25 – 40% CO2 là một loại nhiên liệu truyền thống trước đây như than, củi dầu … Khi cháy, nhiên liệu biogas không để lại muội than và tro nên có hiệu suất sử dụng rất cao. Do đó, việc tận dụng biogas trong đời sống người dân ở nông thôn cũng như sản xuất với vai trò làm một nguồn năng lượng phụ trợ thì có ý nghĩa thực tiễn rất lớn. + Phân bón: sau khi qua hệ thống biogas, thanh phần của cặn có các chất dinh dưỡng thích hợp để làm phân bón. Bảng 2.9: Hiệu quả xử lý phân của hệ thống Biogas. (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994) Chỉ tiêu Trước khi xử lý Sau khi xử lý pH 7.4 7.9 – 8.0 COD (mg/L) 32000 5800 – 6600 BOD (mg/L) 10600 3400 – 3900 E.coli (MPN/ml) 15,76.107 12.104 – 15,56.103 Coliform (MPN/ml) 18,97.1010 12,3.103 – 25,74.105 Streptococcus (MPN/ml) 54,5.106 0.31.102 – 2,7.102 Trứng kí sinh trùng (trứng /g) 2750 105 - 175 + Thức ăn cho cá: phân và nước thải chăn nuôi sau khi qua xử lý ở bể biogas vẫn có thể sử dụng cho cá ăn. Hệ thống biogas còn góp phần giải quyết vấn đề mùi hôi cho cơ sở chăn nuôi. Xử lý hoá lý: Lượng phân thải ra hằng ngày với số lượng lớn nhất là ở các trại chăn nuôi tập trung. Nếu dùng các giải pháp xử lý sinh học có thể không kinh tế lắm vì thời gian xử lý dài, diện tích đất khu xử lý lớn, chi phí vận hành cao. Qua đó, ta hãy tham khảo các quy trình đã được áp dụng ở các nước trên thế giới. + Quy trình lọc và sấy: sản phẩm thu được là phân hữu cơ có giá trị dinh dưỡng cao. Tuy nhiên các công đoạn xử lý cần một lượng nhiệt lớn, có thể tận dụng nhiệt từ biogas khi xử lý nước thải. Phân heo tươi Thiết bị lọc cơ học Nước qua lọc Thiết bị cô đặc Phần cô đặc Thiết bị sấy Phân bón Bổ sung acid Cặn trên lọc Hệ thống xử lý nước thải Phần bay hơi Nước thải đã xử lý + Quy trình lọc và thiêu đốt: ngược lại với quy trình trên, ta có thể thu được lượng nhiệt rất lớn từ quy trình này. Nhưng sản phẩm thu được là tro, có giá trị dinh dưỡng rất thấp. 2.3.5.3. Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi: Nước thải chăn nuôi là một trong những loại nước thải rất đặc trưng có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao do hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng và sinh vật gây bệnh. Trước khi thải ra môi trường nhất thiết phải qua xử lý. Phương pháp cơ học: Có nhiệm vụ tách bớt các hạt rắn ở dạng vô cơ hoặc hữu cơ ra khỏi nước thải. Tách phân ra khỏi nước thải bằng phương pháp cơ học như sử dụng song chắn rác, lắng sơ bộ trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý tiếp theo, nhằm giảm nồng độ chất ô nhiễm. Ngoài ra để tách phần rắn và phần nước trong phân heo có thể sử dụng phương pháp ly tâm hay lọc. Sau khi tách chất lỏng và rắn riêng, nước được đưa vào hệ thống xử lý. chất rắn dùng để ủ phân bón. Tuy nhiên. phương pháp này áp dụng đối với cơ sở chăn nuôi qui mô lớn. trang trại hay các hộ có điêù kiện xây hệ thống xử lý. Phương pháp hóa lý: Do trong nước thải chứa 1 chất có kích thước nhỏ, không thể tách bằng phương pháp cơ học. Vì vậy mà để tách những chất này ra khỏi nguồn nước có thể dùng các chất keo tụ như: phèn sắt, phèn nhôm. chất trợ keo tụ. Phương pháp với mục đích sử dụng các chất keo tụ để tăng tính lắng của các hạt lơ lửng và hạt keo trong nước thải. Phương pháp hóa học: Nguyên tắc của phương pháp này là khử trùng hoặc ôxy hóa các chất độc hại có trong nước thải bằng các chất hóa học, trong đó có vi sinh vật truyền bệnh. Phương pháp sinh học: Do nước thải chăn nuôi có tỉ lệ hàm lượng BOD/COD cao, chứa nhiều cặn hữu cơ dễ phân hủy, tỷ lệ BOD:N:P thích hợp cho các vi sinh vật, nên phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi tốt nhất là xử lý sinh học. Bằng cách sử dụng vi sinh vật 1 các hiệu quả, ta hoàn toàn có thể xử lý nước thải chăn nuôi đạt yêu cầu thải ra môi trường, đồng thời có thể thu lợi kinh tế từ hệ thỗng xử lý nước thải này. Bản chất của phương pháp sinh học xử lý chất thải chăn nuôi là sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng một số hợp chất hữu cơ và 1 số khoáng chất trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng, chúng nhận các chất kang vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối. Do vậy, xử lý chất thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học được áp dụng rộng rái nhất trong thực tế. Phương pháp này có chi phí đầu tư thấp, dễ áp dụng và tận dụng được thực phẩm sau xử lý. 2.3.6. Một số quy trình xử lý phân và nước thải chăn nuôi 2.3.6.1. Đối với quy mô hộ gia đình: Phân và nước thải Hầm Biogas Biogas Hố lắng Nước thải đã xử lý thải ra nguồn 2.3.6.2. Đối với cơ sở chăn nuôi thương phẩm quy mô nhỏ: Nước thải chăn nuôi Hầm Biogas Biogas Hố lắng Nước thải đã xử lý thải ra nguồn Cặn lắng Ủ phân Phân Phân bón 2.3.6.3. Đối với cơ sở chăn nuôi thương phẩm quy mô vừa và lớn: Nước thải chăn nuôi Lắng UASB Bể sục khí Lắng Ủ phân Phân bón Thải ra nguồn Phân 2.4. TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC 2.4.1. Môi trường nước: Tất cả những nơi có chứa nước trên bề mặt hay dưới lòng đất đều được coi là môi trường nước. Ví dụ như ao, hồ, sông, biển, nước ngầm ... Những địa điểm chứa nước đó còn gọi là các thuỷ vực. Trong các thuỷ vực khác nhau, tính chất hoá học và vật lý rất khác nhau. Bởi vậy môi trường sống ở từng thuỷ vực đều có đặc trưng riêng biệt và sự phân bố của vi sinh vật phụ thuộc vào những đặc trưng riêng biệt đó. Nước ngầm có trong những lớp đất nằm dưới mặt đất do các nguồn nước khác thấm vào. Nước ngầm có hàm lượng muối khoáng khác nhau tuỳ từng vùng, có vùng chứa nhiều CaCO3 gọi là nước cứng, có vùng chứa ít CaCO3 gọi là nước mềm. Nói chung nước ngầm rất nghèo chất dinh dưỡng do đã được lọc qua các tầng đất. Nước bề mặt bao gồm suối, sông, hồ, biển. Suối được tạo thành ở những nơi nước ngầm chảy ra bề mặt đất hoặc từ khe của các núi đá. Tuỳ theo vùng địa lý nước suối có thể rất khác nhau về nhiệt độ và thành phần hoá học. Có những suối nước nóng chảy ra từ các vùng núi lửa hoặc từ độ sâu lớn. Có những suối có thành phần chất khoáng điển hình có tác dụng chữa bệnh. Tuỳ theo thành phần và hàm lượng chất khoáng mà người ta phân biệt suối mặn, suối chua, suối sắt, suối lưu huỳnh ... Sông có lượng nước nhiều hơn suối. Tính chất lý học và hóa học của sông cũng khác nhau tuỳ thuộc vào vùng địa lý. Sông ở vùng đồng bằng thường giàu chất dinh dưỡng hơn vùng núi nhưng lại bị ô nhiễm hơn do chất thải công nghiệp và sinh hoạt. Hồ là những vùng trũng ngập đầy nước trong đất liền. Tính chất lý học và hoá học của các loại hồ cũng rất khác nhau. Hồ ở các vùng núi đá có nguồn nước ngầm chảy ra và hồ ở vùng đồng bằng khác nhau rất lớn về nhiệt độ cũng như thành phần chất dinh dưỡng. Ngay ở trong một hồ cũng có sự phân tầng, ở mỗi tầng lại có một điều kiện môi trường khác nhau. Có những hồ có nồng độ muối cao gọi là hồ nước mặn, nồng độ muối có thể lên tới 28%. Biển bao phủ gần 3/4 bề mặt trái đất, khác với các thuỷ vực trong đất liền điển hình về hàm lượng muối cao tới 35%. Ngoài ra biển còn có thành phần các chất khoáng khác với các thuỷ vực trong đất liền. Các vùng biển và các tầng của biển cũng có các đặc trưng môi trường khác nhau. Thí dụ như về nhiệt độ, áp lực thuỷ tĩnh, ánh sáng, pH, thành phần hoá học ... Tất cả những yếu tố khác nhau đó đều ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố của vi sinh vật trong các môi trường nước. 2.4.2. Sự phân bố của vi sinh vật trong các môi trường nước: Vi sinh vật có mặt ở khắp nơi trong các nguồn nước. Sự phân bố của chúng hoàn toàn không đồng nhất mà rất khác nhau tuỳ thuộc vào đặc trưng của từng loại môi trường. Các yếu tố môi trường quan trọng quyết định sự phân bố của vi sinh vật là hàm lượng muối, chất hữu cơ, pH, nhiệt độ và ánh sáng. Nguồn nhiễm vi sinh vật cũng rất quan trọng vì ngoài những nhóm chuyên sống ở nước ta còn có những nhóm nhiễm tù các môi trường khác vào. Ví dụ như từ đất, từ chất thải của người và động vật. Nước nguyên chất không phải là nguồn môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, vì nước nguyên chất không phải là môi trường giàu dinh dưỡng. Trong nước có hoà tan nhiều chất hữu cơ và muối khoáng khác nhau. Những chất hoà tan này rất thuận lợi cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển. Vi sinh vật trong nước được đưa từ nhiều nguồn khác nhau: + Có thể từ đất do bụi bay lên, nguồn nước này chủ yếu bị nhiễm vi sinh vật trên bề mặt. + Có thể do nước mưa sau khi chảy qua những vùng đất khác nhau cuôns theo nhiều vi sinh vật nơi nước chảy qua. + Do nước ngầm hoặc nguồn nước khác qua những nơi nhiễm bẩn nghiêm trọng. + Số lượng và thành phần vi sinh vật thấy trong nước mang đặc trưng vùng đất bị nhiễm mà nước chảy qua. Ở môi trường nước ngọt, đặc biệt là những nơi luôn có sự nhiễm khuẩn từ đất, hầu hết các nhóm vi sinh vật có trong đất đều có mặt trong nước, tuy nhiên với tỷ lệ khác biệt. Nước ngầm và nước suối thường nghèo vi sinh vật nhất do ở những nơi này nghèo chất dinh dưỡng. Trong các suối có hàm lượng sắt cao thường chứa các vi khuẩn sắt như Leptothrix ochracea. Ở các suối chứa lưu huỳnh thường có mặt nhóm vi khuẩn lưu huỳnh màu lục hoặc màu tía. Những nhóm này đều thuộc loại từ dưỡng hoá năng và quang năng. Ở những suối nước nóng thường chỉ tồn tại các nhóm vi khuẩn ưa nhiệt như Leptothrix thermalis. Ở ao, hồ và sông do hàm lượng chất dinh dưỡng cao hơn nước ngầm và suối nên số lượng và thành phần vi sinh vật phong phú hơn nhiều. Ngoài những vi sinh vật tự dưỡng còn có rất nhiều các nhóm vi sinh vật dị dưỡng có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ. Hầu hết các nhóm vi sinh vật trong đất đều có mặt ở đây. Ở những nơi bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt còn có mặt các vi khuẩn đường ruột và các vi sinh vật gây bệnh khác. Tuy những vi khuẩn này chỉ sống trong nước một thời gian nhất định nhưng nguồn nước thải lại được đổ vào thường xuyên nên lúc nào chúng cũng có mặt. Đây chính là nguồn ô nhiễm vi sinh nguy hiểm đối với sức khoẻ con người. Ở những thuỷ vực có nguồn nước thải công nghiệp đổ vào thì thành phần vi sinh vật cũng bị ảnh hưởng theo các hướng khác nhau tuỳ thuộc vào tính chất của nước thải. Những nguồn nước thải có chứa nhiều axit thường làm tiêu diệt các nhóm vi sinh vật ưa trung tính có trong thuỷ vực. Tuy cũng là môi trường nước ngọt nhưng sự phân bố của vi sinh vật ở hồ và sông rất khác nhau. Ở các hồ nghèo dinh dưỡng, tỷ lệ vi khuẩn có khả năng hình thành bào tử thường cao hơn so với nhóm không có bào tử. Ở các tầng hồ khác nhau sự phân bố của vi sinh vật cũng khác nhau. Ở tầng mặt nhiều ánh sáng hơn thường có những nhóm vi sinh vật tự dưỡng quang năng. Dưới đáy hồ giàu chất hữu cơ thường có các nhóm vi khuẩn dị dưỡng phân giải chất hữu cơ. Ở những tầng đáy có sự phân huỷ chất hữu cơ mạnh tiêu thụ nhiều ôxy tạo ra những vùng không có ôxy hoà tan thì chỉ có mặt nhóm kỵ khí bắt buộc không có khả năng tồn tại khi có oxy. Ở môi trường nước mặn bao gồm hồ nước mặn và biển, sự phân bố của vi sinh vâth khác hẳn so với môi trường nước ngọt do nồng độ muối ở những nơi này cao. Tuỳ thuộc vào thành phần và nồng độ muối, thành phần và số lượng vi sinh vật cũng khác nhau rất nhiều. Tuy nhiên tất cả đều thuộc nhóm ưa mặn ít có mặt ở môi trường nước ngọt. Có những nhóm phát triển được ở những môi trường có nồng độ muối cao gọi là nhóm ưa mặn cực đoan. Nhóm này có mặt ở cả các ruộng muối và các thực phẩm ướp muối. Đại diện của nhóm này là Halobacterium có thể sống được ở dung dịnh muối bão hoà. Có những nhóm ưa mặn vừa phải sống ở nồng độ muối từ 5 đến 20%, nhóm ưa mặn yếu sống được ở nồng độ dưới 5%. Ngoài ra có những nhóm chịu mặn sống được ở môi trường có nồng độ muối thấp, đồng thời cũng có thể sống ở môi trường nước ngọt. Các vi sinh vật sống trong môi trường nước mặn nói chung có khả năng sử dụng chất dinh dưỡng có nồng độ rất thấp. Chúng phát triển chậm hơn nhiều so với vi sinh vật đất. Chúng thường bám vào các hạt phù sa để sống. Vi sinh vật ở biển thường thuộc nhóm ưa lạnh, có thể sống được ở nhiệt độ từ 0 đến 40C. Chúng thường có khả năng chịu được áp lực lớn nhất là ở những vùng biển sâu. Nói chung các nhóm vi sinh vật sống ở các nguồn nước khác nhau rất đa dạng về hình thái cũng như hoạt tính sinh học. Chúng tham gia vào việc chuyển hoá vật chất cũng như các vi sinh vật sống trong môi trường đất. Ở trong môi trường nước cũng có mặt đầy đủ các nhóm tham gia vào các chu trình chuyển hoá các hợp chất cacbon, nitơ và các chất khoáng khác. Mối quan hệ giữa các nhóm với nhau cũng rất phức tạp, cũng có các quan hệ ký sinh, cộng sinh, hỗ sinh, kháng sinh như trong môi trường đất. Có quan điểm cho rằng vi sinh vật sống trong môi trường nước và đất đều có chung một nguồn gốc ban đầu. Do quá trình sống trong những môi trường khác nhau mà chúng có những biến đổi thích nghi. Chỉ cần một tác nhân đột biến cũng có thể biến từ dạng này sang dạng khác do cơ thể và bộ máy di truyền của vi sinh vật rất đơn giản so với những sinh vật bậc cao. Ngày nay các nguồn nước, ngay cả nước ngầm và nước biển ở những mức độ khác nhau đã bị ô nhiễm do các nguồn chất thải khác nhau. Do đó khu hệ vi sinh vật bị ảnh hưởng rất nhiều và do đó khả năng tự làm sạch các nguồn nước do hoạt động phân giải của vi sinh vật cũng bị ảnh hưởng 2.4.3. Phân loại: Các vi khuẩn trong nước thải có thể chia làm 4 nhóm lớn: nhóm hình cầu (cocci) có đường kính khoảng 1 ¸ 3 mm; nhóm hình que (bacilli) có chiều rộng khoảng 0,3 ¸ 1,5 mm chiều dài khoảng 1 ¸ 10,0 mm (điển hình cho nhóm này là vi khuẩn E. coli có chiều rộng 0,5mm chiều dài 2 mm); nhóm vi khuẩn hình que cong và xoắn ốc, vi khuẩn hình que cong có chiều rộng khoảng 0,6 ¸ 1,0 mm và chiều dài khoảng 2 ¸ 6 mm; trong khi vi khuẩn hình xoắn ốc có chiều dài có thể lên đến 50 mm; nhóm vi khuẩn hình sợi có chiều dài khoảng 100 mm hoặc dài hơn. Các vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên cũng như trong các bể xử lý. Do đó đặc điểm, chức năng của nó phải được tìm hiểu kỹ. Ngoài ra các vi khuẩn còn có khả năng gây bệnh và được sử dụng làm thông số chỉ thị cho việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân. Các vi sinh vật chỉ thị việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân: + Coliforms và Fecal Coliforms: Coliform là các vi khuẩn hình que gram âm có khả năng lên men lactose để sinh ga ở nhiệt độ 35 ± 0.5oC, coliform có khả năng sống ngoài đường ruột của động vật (tự nhiên), đặt biệt trong môi trường khí hậu nóng. Nhóm vi khuẩn coliform chủ yếu bao gồm các giống như Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella và cả Fecal coliforms (trong đó E. Coli là loài thường dùng để chỉ định việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân). Chỉ tiêu tổng coliform không thích hợp để làm chỉ tiêu chỉ thị cho việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân. Tuy nhiên việc xác định số lượng Fecal coliform có thể sai lệch do có một số vi sinh vật (không có nguồn gốc từ phân) có thể phát triển ở nhiệt độ 44oC. Do đó số lượng E. coli được coi là một chỉ tiêu thích hợp nhất cho việc quản lý nguồn nước. Hình 2.3: Coliforms + Fecal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong đường ruột của động vật như Streptococcus bovis và S. equinus; một số loài có phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật nhu S. faecalis và S. faecium hoặc có 2 biotype (S. faecalis var liquefaciens và loại S. faecalis có khả năng thủy phân tinh bột). Các loại biotype có khả năng xuất hiện cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm. Việc đánh giá số lượng Faecal streptococci trong nước thải được tiến hành thường xuyên; tuy nhiên nó có các giới hạn như có thể lẫn lộn với các biotype sống tự nhiên; F. streptococci rất dễ chết đối với sự thay đổi nhiệt độ. Các thử nghiệm về sau vẫn khuyến khích việc sử dụng chỉ tiêu này, nhất là trong việc so sánh với khả năng sống sót của Salmonella. Ở Mỹ, số lượng 200 F. coliform/100 mL là ngưỡng tới hạn trong tiêu chuẩn quản lý các nguồn nước tự nhiên để bơi lội. + Clostridium perfringens: đây là loại vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử trong môi trường yếm khí; do đó nó được sử dụng để chỉ thị các ô nhiễm theo chu kỳ hoặc các ô nhiễm đã xảy ra trước thời điểm khảo sát do độ sống sót lâu của các bào tử. Trong việc tái sử dụng nước thải chỉ tiêu này được đánh giá là rất hiệu quả, do các bào tử của nó có khả năng sống sót tương đương với một số loại vi rút và trứng ký sinh trùng. Hình 2.4: Clostridium perfringens Việc phát hiện, xác định từng loại vi sinh vật gây bệnh khác rất khó, tốn kém thời gian và tiền bạc. Do đó để phát hiện nguồn nước bị ô nhiễm bởi phân người ta dùng các chỉ định như là sự hiện diện của Fecal Coliforms, Fecal Streptocci, Clostridium perfringens và Pseudomonas acruginosa. Mối quan hệ giữa sự chết đi của các vi sinh vật chỉ thị và vi sinh vật gây bệnh chưa được thiết lập chính xác. Ví dụ khi người ta không còn phát hiện được Fecal Coliform nữa thì không có nghĩa là tất cả các vi sinh vật gây bệnh đều đã chết hết. Trong quá trình thiết kế các hệ thống xử lý các nhà khoa học và kỹ thuật phải hạn chế tối đa các ảnh hưởng của chất thải tới sức khoẻ cộng đồng. Mỗi nước, mỗi địa phương thường có những tiêu chuẩn riêng để kiểm tra khống chế. Do kinh phí và điều kiện có giới hạn, các Sở Môi Trường thường dùng chỉ tiêu E. coli hoặc tổng coliform để qui định chất lượng các loại nước thải. Bảng 2.10: Xếp loại các vi sinh vật có trong phân người và gia súc theo mức độ nguy hiểm (nguồn Internet) Mức độ nguy hiểm cao Ký sinh trùng (Ancylostoma, Ascaris, Trichuris và Taenia) Mức độ nguy hiểm trung bình Vi khuẩn đường ruột (Chloera vibrio, Sallmo