Vi tảo cho xử lý nước thải
|
Nhóm nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Đại học Quốc gia Công nghệ Xử lý Chất thải Bậc cao - Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP. HCM đã nghiên cứu sử dụng tảo hạt hoạt tính để làm sạch, xử lý nước tại chỗ mà không cần xây dựng các trạm xử lý nước thải với máy móc công nghệ phức tạp, đem lại hiệu quả cao. Show Tiềm năng trong xử lý nước thải ThS. Nguyễn Ngọc Kim Qui, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, việc sử dụng vi tảo trong xử lý nước thải là một phương pháp tốt, giúp thu hồi chất dinh dưỡng N, P, biến loại vi sinh này từ một mối đe doạ thành một nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, do vi tảo có kích thước và khối lượng riêng rất nhỏ so với nước nên tốc độ lắng sẽ chậm, ảnh hưởng đến việc thu hoạch sinh khối. Vì vậy, nhóm đã nghiên cứu, ứng dụng tảo hạt hoạt tính trong vấn đề xử lý nước thải. Việc phát triển tảo hạt hoạt tính khi kết hợp tảo và vi khuẩn sẽ khiến sinh khối tảo dễ thu hồi nhờ kích thước hạt lớn, đặc, chứa nhiều vi tảo sẽ khiến việc ứng dụng vi tảo trong thu hồi chất dinh dưỡng từ nước thải để sử dụng trong các ngành công nghiệp xanh sẽ dễ dàng được hiện thực hoá hơn.  Sử dụng tạo hạt hoạt tính mang lại nhiều hiệu quả tích cực trong xử lý nước thải. (Nguồn ảnh: https://xulynuocace.com) Sản phẩm tảo hạt hoạt tính được hình thành bằng cách đồng nuôi cấy vi tảo chủng Chlorella và vi khuẩn (được phân tách từ bùn hoạt tính dùng trong xử lý nuớc thải). Tảo hạt có kích thước phân bố từ 100 – 1.000 µm, có thể lắng > 90% sinh khối sau 3 phút. Tảo hạt có hàm lượng vi tảo cao, chứa nhiều hợp chất có tính năng thương mại hoá đặc trưng như lipid, tinh bột, N, P. Đối với hệ thống để tạo được tảo hạt hoạt tính, cần dùng các bể quang sinh học kín, hình trụ, được làm bằng vật liệu trong suốt để tăng cường khả năng tiếp xúc ánh sáng của vi tảo, sử dụng hệ thống cánh khuấy chân vịt để khuất trộn. Loại đèn sử dụng hiện tại được áp dụng là đèn led ánh sáng trắng để giảm lượng nhiệt phát sinh trong hệ thống. Đồng thời, sử dụng hệ thống thiết bị tự động để kiểm soát quá trình vận hành, nạp và xả nước thải, cũng như thu hồi sinh khối tảo hạt. Khả năng ứng dụng cao So với hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học thông thường cần sử dụng nhiều hệ thống với các chế độ vận hành khác, thì việc sử dụng tảo hạt hoạt tính sẽ chỉ cần dùng một hệ thống bể quang sinh học duy nhất với ưu điểm nhỏ gọn, tiện lợi, giảm thiểu chi phí xây dựng. Đồng thời, phương pháp này giúp loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ trung bình luôn trên 90%, loại bỏ Nitơ lên đến 94 %. Tảo hạt hoạt tính mang tính ứng dụng cao. (Nguồn ảnh: Nhóm nghiên cứu) “Tảo hạt hoạt tính được tạo thành từ nguồn nước thải có sẵn, sử dụng hệ thống bể quang sinh học và khuấy trộn cơ học, có hai tính năng ưu việt. Tảo hạt hoạt tính có khả năng chuyển hoá, thu hồi các chất dinh dưỡng N, P có trong nước thải trở thành nguồn sinh khối có giá trị kinh tế (so với công nghệ cũ chỉ dùng bùn hoạt tính sẽ gây phát sinh bùn thải – nguồn chất thải cần xử lý của quá trình xử lý nước thải sinh học)” - ThS. Nguyễn Ngọc Kim Qui nhận định. Nhóm nghiên cứu cho biết, tảo thu hồi dinh dưỡng trong nước để xử lý nước thải, đồng thời thu hồi sinh khối tảo hoạt tính. Sinh khối tảo hoạt tính có thể ứng dụng làm nhiên liệu sinh học. Sinh khối tảo hạt hoạt tính còn có tiềm năng trong việc sản xuất phân bón sinh học. Việc sản xuất phân bón sinh học từ vi tảo là một giải pháp đơn giản và rẻ tiền, giảm thiểu các vấn nạn ô nhiễm môi trường vì hoá chất trong canh tác nông nghiệp hiện nay. Ngoài ra, trong chủng vi tảo Chlorella (giống tảo chính trong sản phẩm tảo hạt hoạt tính) có chứa hàm lượng tinh bột cao nhất, có tiềm năng trong việc sản xuất nhựa sinh học. Hiện mô hình nghiên cứu vẫn đang hoạt động để nghiên cứu chuyên sâu hơn, thử nghiệm các điều kiện vận hành khác nhau nhằm tăng cường các đặc tính hữu ích, tiềm năng ứng dụng tảo hạt trong thực tế. Nghiên cứu sử dụng tảo hạt hoạt tính trong xử lý nước thải của nhóm đã lọt vào vòng chung kết Cuộc thi Sáng kiến khoa học 2022 do Bộ Khoa học và Công nghệ phối hợp với Báo VnExpress tổ chức. Nhật Quang Tảo có tốc độ tăng trưởng nhanh, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải. Chính vì những ưu điểm này mà tảo được sử dụng nhiều để xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng. Xử lý nước thải đô thị, nông nghiệp, sản xuất…bằng hệ thống ao tảoHầu hết các loại nước thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc đều có thể được xử lý bằng hệ thống ao tảo. Tảo dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột… Do đó việc sử dụng tảo để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống. Ngoài ra, tảo còn tiêu diệt các mầm bệnh. Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo, các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do: sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hưởng của quá trình quang hợp; các độc tố tiết ra từ tế bào tảo; và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV). Những lưu ý khi sử dụng tảo trong xử lý nước thảiSử dụng tảo xử lý nước thải cần chú ý đến các yếu tố như dưỡng chất ammonia là nguồn đạm chính cho tảo tổng hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp. Phosphor, magnesium và potassium cũng là các dưỡng chất ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo. Độ sâu của ao tảo được lựa chọn trên cơ sở tối ưu hóa khả năng của nguồn sáng trong quá trình tổng hợp của tảo. Theo các cơ sở lý thuyết thì độ sâu tối đa của ao tảo khoảng 12,5 cm. Nhưng những thí nghiệm trên mô hình cho thấy độ sâu tối ưu nằm trong khoảng 20 – 25 cm. Thời gian lưu tồn của nước thải tối ưu là thời gian cần thiết để các chất dinh dưỡng trong nước thải chuyển đổi thành chất dinh dưỡng trong tế bào tảo. Thường thì người ta chọn thời gian lưu tồn của nước thải trong các ao lớn hơn 1,8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày. Lượng BOD nạp cho ao tảo ảnh hưởng đến năng suất tảo vì nếu lượng BOD nạp quá cao, môi trường trong ao tảo sẽ trở nên yếm khí, ảnh hưởng đến quá trình cộng sinh của tảo và vi khuẩn. Một số thí nghiệm ở Thái Lan cho thấy trong điều kiện nhiệt đới độ sâu của ao tảo là 0,35 m, HRT là 1,5 ngày và lượng BOD nạp là 336 kg/ha/ngày là tối ưu cho các ao tảo và năng suất tảo đạt được là 390 kg/ha/ngày. Khuấy trộn và hoàn lưu: quá trình khuấy trộn trong các ao tảo rất cần thiết nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng xuống đáy và tạo điều kiện cho các dinh dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình quang hợp. Trong các ao tảo lớn khuấy trộn còn ngăn được quá trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và yếm khí ở đáy ao tảo. Nhưng việc khuấy trộn cũng tạo nên bất lợi vì nó làm cho các cặn lắng nổi lên và ngăn cản quá trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo. Moraine và các cộng sự viên (1979) cho rằng tốc độ dòng chảy trong ao tảo chỉ nên ở khoảng 5 cm/giây. Hoàn lưu giúp cho ao tảo giữ lại được các tế bào vi khuẩn và tảo còn hoạt động; giúp cho quá trình thông thoáng khí, thúc đẩy nhanh các phản ứng trong ao tảo. Ưu điểm khi sử dụng tảo trong xử lý nước thải
Ecoba ENT là nhà thầu chuyên về xử lý nước thải , nước cấp với trên 10 năm kinh nghiệm. Chúng tôi đã thực hiện hàng trăm công trình trên khắp cả nước với đa dạng các loại nước thải và công nghệ xử lý. Nguồn: tổng hợp |
