HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢN HƯỞNG CƯỜNG ĐỘ VÀ BƯỚC SÓNG ĐÈN LED ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CHLORELLA VULGARIS Người thực hiện P[.]
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢN HƯỞNG CƯỜNG ĐỘ VÀ BƯỚC SÓNG ĐÈN LED ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CHLORELLA VULGARIS Người thực : PHẠM ĐÌNH NGHĨA Lớp : MTD Khóa : 57 Chun ngành : MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn : TS ĐỖ THỦY NGUYÊN Hà Nội - 2016 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CƯỜNG ĐỘ VÀ BƯỚC SÓNG ĐÈN LED ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CHLORELLA VULGARIS Người thực : PHẠM ĐÌNH NGHĨA Lớp : MTD-K57 Khóa : 57 Chun ngành : MƠI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn : TS ĐỖ THỦY NGUYÊN Hà Nội - 2016 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH iv PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài .1 PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan tảo Chlorella 2.1.1 Đặc điểm phân loại 2.1.2 Hình thái, cấu tạo 2.1.3 Quá trình sinh sản 2.1.4.Quá trình sinh trưởng, phát triển tảo .5 2.1.5 Quá trình quang hợp tảo 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tảo Chlorella .10 2.2.1 Ánh sáng .10 2.2.2 Nhiệt độ .11 2.2.3 Dinh dưỡng 11 2.3 Vai trò ánh sáng đến sinh trưởng tảo 14 2.3.1 Vai trò ánh sáng tự nhiên 14 2.3.2 Ứng dụng ánh sáng nhân tạo nuôi cấy tảo 17 2.4 Ứng dụng ánh sáng đèn LED công nghệ xử lí nước thải 18 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .22 3.1 Đối tượng nghiên cứu 22 3.2 Phạm vi nghiên cứu 22 3.3 Nội dung nghiên cứu 22 i 3.4 Phương pháp nghiên cứu 22 3.4.1.Phương pháp thu thập liệu thứ cấp sơ cấp 22 3.4.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm: 22 3.4.3 Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu .26 3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 27 3.4.5 Phương pháp đánh giá kết 28 PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29 4.1 Diễn biến sinh trưởng tảo nước thải 29 4.2 So sánh hiệu thí nghiệm sử dụng đèn LED 38 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 5.1 Kết luận .55 5.2 Kiến nghị .56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các trị số lượng ánh sáng 14 Bảng 2.2 Hiệu bước sóng tới thay đổi sinh khối tảo 20 Bảng 4.1 Sự biến động thông số môi trường (nhiệt độ, pH DO) 30 Bảng 4.2 Sự biến động mật độ tảo nồng độ Chlorophyll - a theo thời gian .32 Bảng 4.3 : Biến động nồng độ NO3- NH4+ thời gian nghiên cứu .35 Bảng 4.4 : Biến động nồng độ PO43- thời gian nghiên cứu 37 Bảng 4.5 : Nồng độ hiệu suất loại bỏ thông số dinh dưỡng NH4 +, NO3-, PO43- công thức từ ngày thứ đến ngày thứ 44 Bảng 4.6 : Nồng độ hiệu suất loại bỏ thông số dinh dưỡng N tổng P tổng công thức từ ngày thứ đến ngày thứ 45 iii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Tảo Chlorella Hình 2.2 Các giai đoạn phát triển đặc trưng tảo Hình 2.3 Cơ chế quang hợp tảo 10 Hình 2.4 Độ sâu truyền quang bước sóng khác 16 Hình 2.5 Hiệu loại bỏ COD dinh dưỡng đèn LED đỏ cường độ chiếu sáng 2000μmol/m2/s a: Nước thải giàu C; b: nước thải giàu N 20 Hình 2.6 Hiệu loại bỏ dinh dưỡng đèn LED đỏ cường độ chiếu sáng a: Nước thải giàu C; b: nước thải giàu N 21 Hình 3.1: Sơ đồ mặt cắt ngang bể thí nghiệm với đèn LED lam 23 Hình 3.2: Bố trí thí nghiệm với đèn LED lam .24 Hình 3.3: Sơ đồ mặt cắt ngang bể thí nghiệm với đèn LED đỏ .24 Hình 3.4: Bố trí thí nghiệm với đèn LED đỏ 25 Hình 3.5: Sơ đồ mặt cắt ngang bể thí nghiệm với đèn LED lục .26 Hình 3.6: Bố trí thí nghiệm với đèn LED lục 26 Hình 4.1 Diễn biến pH cơng thức đèn LED đỏ (bước sóng 120µmol/m2/s) 31 Hình 4.2 Diễn biến DO cơng thức đèn LED đỏ (bước sóng 120 µmol/m2/s) 31 Hình 4.3 Sự thay đổi mật độ tảo theo thời gian cơng thức thí nghiệm 34 Hình 4.4 Sự thay đổi Chlorophyll-a theo thời gian cơng thức thí nghiệm .35 Hình 4.5 Diễn biến nồng độ nitrat theo thời gian cơng thức .36 Hình 4.6 Diễn biến nồng độ amoni theo thời gian công thức .37 Hình 4.7 Diễn biến nồng độ photphat theo thời gian cơng thức 38 Hình 4.8 So sánh mật độ tảo công thức thời gian thí nghiệm ngày .40 Hình 4.9 So sánh mật độ tảo công thức từ ngày thứ đến ngày thứ .40 Hình 4.10 So sánh mật độ tảo công thức từ ngày đến ngày 41 iv Hình 4.11 So sánh nồng độ Chlorophyll-a công thức thời gian thí nghiệm ngày 42 Hình 4.12 So sánh nồng độ Chlorophyll-a cơng thức từ ngày đến ngày .42 Hình 4.13 So sánh nồng độ Chlorophyll-a công thức từ ngày đến ngày .43 Hình 4.14: Hiệu suất loại bỏ dinh duỡng NO3- công thức .47 .48 Hình 4.15: Hiệu suất loại bỏ dinh duỡng NH4+ công thức .48 .49 Hình 4.16: Hiệu suất loại bỏ dinh dưỡng PO43- công thức 49 .50 Hình 4.17: Hiệu suất loại bỏ N tổng công thức 50 .50 Hình 4.18: Hiệu suất loại bỏ P tổng công thức 50 Hình 4.19: Mối tương quan mật độ thơng số dinh dưỡng .51 Hình 4.20: Cơng thức mơ hình hàm hồi quy đa biến mật độ tảo hàm lượng dinh dưỡng 52 Hình 4.21: Mối tương quan Chlorophyll-a thông số 53 dinh dưỡng 53 Hình 4.22: Cơng thức mơ hình hàm hồi quy đa biến Chlorophyll-a thông số dinh dưỡng 54 v PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài Nước thải sinh hoạt thường chứa hàm lượng cao chất dinh dưỡng vô hữu Nồng độ chất nước thải sinh hoạt thông thường dao động khoảng: Chất rắn tan (350-1200 mg/l), cặn không tan (100350 mg/l), BOD (110-400 mg/l), TOC (80-240 mg/l), COD (250-1000 mg/l), N-tổng (20-85 mg/l), NH3-N (12-50 mg/l), P-tổng (4-15 mg/l), P-hữu (1-5 mg/l), P-vô (3-10 mg/l) Nước thải thải môi trường không qua xử lý, xử lý không quy cách tích tụ lâu ngày thủy vực tiếp nhận gánh nặng to lớn với môi trường (Phan Thị Công cộng sự, 2012) Để đảm bảo nước thải đầu phù hợp với quy chuẩn mơi trường cần phải có biện pháp xử lí phù hợp Để hạn chế ảnh hưởng bất lợi nước thải, nhiều kỹ thuật xử lý nghiên cứu phát triển Các giải pháp công nghệ xử lý nước thải giàu dinh dưỡng thử nghiệm Tại Singapore năm gần có cơng nghệ xử lí nước thải như: Cơng nghệ lọc Ultra (UF), công nghệ lọc thẩm thấu ngược (RO) hay Israel, nước thải công nghiệp sinh hoạt thu gom vào hệ thống xử lý tập trung Ở hệ thống sử dụng giải pháp xử lý dựa vào từ tính (sử dụng nam châm để tách chất hữu độc hại dầu, chất tẩy rửa, hóa chất nhuộm kim loại nặng nước thải); xử lý phương pháp kết đông điện từ (xử lý loại bỏ kim loại nặng nước việc đưa hyđrôxyt kim loại trùng hợp, phương pháp dùng để xử lý nước thải công nghiệp đô thị); xử lý cách làm lắng đọng (nước làm việc lắng chất bẩn sử dụng nơng nghiệp)…Các cơng nghệ cho hiệu xử lý cao, nhiên chi phí đầu tư, vận hành cao, địi hỏi xử lý tập trung, điều dẫn tới không khả thi điều kiện thực tế Do vậy, việc nghiên cứu tìm giải pháp xử lý hiệu quả, chí phí thấp phù hợp cần thiết Hiện giải pháp sử dụng cơng nghệ sinh học xử lý nước thải nước vô quan tâm ưu tiên thực Công nghệ sinh học vừa mang lại lợi ích cho kinh tế, vừa mang lại lợi ích cho xã hội lẫn mơi trường Ứng dụng cơng nghệ sinh học vịng tuần hồn tự nhiên khép kín, xử lý nước thải hiệu mà không mang lại ảnh hưởng xấu biến đổi bất lợi khác cho môi trường Chất lượng nước đầu có tính chất nước tự nhiên Gần số nước phát triển Nhật Bản, Trung Quốc, Mỹ, Anh , Singapore…, công nghệ nuôi tảo hiệu suất cao sử dụng cho mục đích xử lý nước thải Liang Wang cộng (2009) nghiên cứu sử dụng tảo Chlorella xử lý nước thải sinh hoạt, tổng N tổng P giảm nghiên cứu 76% 65%, Liandong Zhu cộng (2013) nghiên cứu với nước thải chăn nuôi cho thấy giá trị 76% 65% Nguyên lý chung cơng nghệ nhằm mục đích tăng sinh khôi tảo, việc phát triển sinh khối tảo đồng nghĩa với việc loại bỏ thành phần ô nhiễm (N P) có nước thải Việc phát triển công nghệ xử lý đưa vào thực tiễn cần phải tiến hành thí nghiệm phịng để khống chế yếu tố ảnh hưởng tới trình xử lý Trong cơng nghệ ni tảo hiệu suất cao, có yếu tố như: Ánh sáng, nhiệt độ, hàm lượng CO2 hoà tan nước, dinh dưỡng (N P) Trong yếu tố giới hạn kể ánh sáng đóng vai trị quan trọng q trình quang hợp tảo (Laura Barsanti, 2006), tơi kiểm sốt ánh sáng để kích thích phát triển chúng theo không gian khoảng thời gian định Đề tài sử dụng ánh sáng nhân tạo từ đèn LED giúp cung cấp ánh sáng cách chủ động, điều chỉnh bước sóng cường độ phù hợp để theo dõi sinh trưởng tảo khả xử lý nước thải chúng Chính vậy, tơi lựa chọn thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng cường độ bước sóng đèn LED đến khả xử lý nước thải Chlorella vulgaris” (Nguồn: Christer Brönmark and Lars-Anders Hansson, 2005) Hình 2.4 Độ sâu truyền quang bước sóng khác Năng lượng ánh sáng tảo sử dụng thông qua quang hợp để tổng hợp nên sinh khối tế bào từ CO nước Ở nhóm tảo bậc cao (nhân thực) có quan chuyên biệt làm nhiệm vụ hấp thụ ánh sáng lục lạp (chứa nhiều sắc tố quang hợp) Đối với tảo lam khơng có lục lạp nên các sắc tố quang hợp phân bố khắp nguyên sinh chất Nồng độ thành phần sắc tố quang hợp khác nhóm tảo, tất tảo nước (bao gồm tảo lam) chứa chlorophyll-a β-caroten Chlorophyll-a hấp thụ tối đa bước sóng 430-665 nm sắc tố quang hợp chính, sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyể hóa CO2 nước thành đường oxy 6CO2 + 6H2O → Light → C6H12O6 + 6O2 Ngoài chlorophyll-a, nguyên tố phụ bao gồm β-caroten, xanthophylls chlorophyll-b tham gia phản ứng quang hợp Các sắc tố quan hợp có điểm hấp thụ ánh sáng cực đại bước sóng khác so với chl-a, cho phép tảo sử dụng dải bước sóng rộng Khi điều kiện chiếu sáng thay đổi, tảo tối ưu hóa q trình quang hợp thơng qua việc điều chỉnh lượng chlorophyll cho phù hợp với cường độ ánh 16 sáng (ví dụ cường độ ánh sáng yếu tăng lượng chlorophyll bào) Mặc dù thực tế lượng chlorophyll-a tế bào tảo thay đổi theo cường độ ánh sáng, nhìn chung chiếm 2-5 % sinh khối khơ tế bào (Christer Brönmark and Lars-Anders Hansson, 2005) Dựa vào tỷ lệ không đổi với sinh khối khô, qua phương pháp phân tích đáng tin cậy, chlorophyll-a sử dụng rộng rãi để ước tính sinh khối tảo Ánh sáng đóng vai trị quan trọng phát triển tảo 2.3.2 Ứng dụng ánh sáng nhân tạo nuôi cấy tảo 2.3.2.1 Ánh sáng trắng (ánh sáng đèn huỳnh quang) Ánh sáng trắng (ánh sáng đèn huỳnh quang) cho ánh sáng gần với ánh sáng mặt trời Ánh sáng trắng (đa sắc) cho hiệu xử lý mức trung bình chứa ánh sáng hiệu cao hiệu thấp (Chen Yan et al, 2013) Tuy nhiên, kết nghiên cứu Kim cộng (2012) lại tốc độ sinh trưởng tảo sử dụng ánh sáng trắng (400 – 700 nm) tăng 45% so với sử dụng ánh sáng đơn sắc (đỏ, xanh lam, xanh lục) Do vậy, kết hợp bước sóng cách hợp lý đem lại hiệu cao 2.3.2.2.Ánh sáng ánh sáng đơn sắc ( ánh sáng đèn LED ) Ánh sáng đơn sắc phù hợp có tác dụng kích thích sinh trưởng tảo Trong nghiên cứu mình, Das P cộng (2011) xác định tốc độ tăng trưởng riêng Nannochloropsis điều kiện ánh sáng LED xanh lam (470nm) 0.61 (ngày-1) Dưới điều kiện ánh sáng trắng đỏ, sinh khối khô tảo C vulgaris tăng gấp 2.5 lần sau 10 ngày nghiên cứu (Chen Yan et al, 2013) Trong trình sinh trưởng phát triển, tảo sử dụng nguồn C, N, P nước để tổng hợp sinh khối chất cần thiết cho thể chúng (Munoz and Guieysse, 2006; Kumar et al, 2010), phát triển tảo giúp loại bỏ chất nhiễm bẩn (dinh dưỡng, chất hữu cơ) nước 17 2.4 Ứng dụng ánh sáng đèn LED cơng nghệ xử lí nước thải Hiện giới có nhiều cơng trình nghiên cứu việc ứng dụng đèn LED để xử lý nước thông qua hoạt động thực vật (vi tảo) Các nghiên cứu cho thấy sử dụng đèn LED có khả làm thay đổi chất lượng nước hồ thông qua hoạt động tảo, thể hiệu loại bỏ dinh dưỡng, loại bỏ chất hữu cải thiện oxy hòa tan nước Trong nghiên cứu ứng dụng đèn LED để xử lý nước, khả loại bỏ chất nhiễm bẩn nước khả quan Hiệu loại bỏ COD nước tảo Chlorella vulgaris sử dụng đèn LED đỏ đạt 82.19 ± 6.71% với nước thải giàu C đạt 74.82 ± 5.26% nước thải giàu N (Chen Yan et al, 2013) Trong nghiên cứu khác Yang cộng (2008) xác định hiệu loại bỏ COD trình lên men sắn dây C pyrenoidosa ánh sáng đa sắc liên tục đạt 71.2% Hiệu loại bỏ Nts Pts C vulgaris thí nghiệm Chen Yan cộng (2013) đạt 69.29 ± 5.17 77.24 ± 4.92%, kết cao so với nghiên cứu Bhatnagar cộng (2010) sử dụng dòng tảo lục khác Chlorella minutissima để xử lý nước thải điều kiện ánh sáng tự nhiên, chứng tỏ so với sử dụng ánh sáng tự nhiên, sử dụng ánh sáng nhân tạo với bước sóng tối ưu đạt hiệu cao Ảnh hưởng bước sóng ánh sáng khác khả sinh trưởng xử lý chất nhiễm bẩn nước tảo Chen Yan cộng (2013) xác định hiệu sinh trưởng khả loại bỏ chất dinh dưỡng tảo bước sóng xếp theo thứ tự giảm dần sau: LED đỏ > trắng > vàng > tím > xanh lam > xanh lục, bước sóng đỏ bước sóng tối ưu cho phát triển tảo Chlorella vulgaris Sinh khối khô đạt mức cao công thức sử dụng đèn LED đỏ, đèn LED xanh lục đạt thấp (Bảng 2.6) Tảo C vulgaris đạt hiệu cao hấp thụ ánh sáng đỏ 18 nhờ chlorophyll quang hợp, khả hấp thụ bước sóng khác mức tiềm (Matthijs et al, 1996) Kết phù hợp với số nghiên cứu tương tự khác: Saha cộng (2013) xác định điều kiện ánh sáng đỏ phù hợp cho phát triển tảo Haematococcus pluvialis; Wang cộng (2007) khẳng định ánh sáng đỏ tối ưu cho phát triển Spirulina platensis; Matthijs HCP cộng (1996) cho bước sóng đỏ (659 nm) tối ưu cho phát triển tảo Chlorella pyrenoidosa Ngược lại, nghiên cứu Das P cộng (2011) tốc độ tăng trưởng tảo Nannochloropsis giảm dần theo thứ tự LED xanh lam > trắng > xanh lục > đỏ Tốc độ loại bỏ dinh dưỡng P tảo điều ánh sáng xanh lam đạt 90 % (Kim TH Et al, 2012) Sự kết hợp ánh sáng xanh lục đỏ cho phép tảo phát triển cường độ cao đem lại hiệu sinh trưởng tốt (Fu W et al, 2012) Trong nghiên cứu mình, Kim cộng (2012) kết hợp ánh sáng đèn LED đỏ xanh lam cho hiệu phát triển tảo cao 50% so với sử dụng ánh sáng trắng Thay đổi cường độ chiếu sáng ảnh hưởng tới khả sinh trưởng xử lý chất nhiễm bẩn nước tảo Tang cộng (2010) cho việc tăng cường độ ánh sáng đỏ dẫn tới phát triển đột biến tảo, dẫn tới sinh khối tảo tăng lên Cường độ ánh sáng đỏ từ 800 – 2000 μmol/m2/s đạt hiệu xử lý cao hai loại nước thải giàu N giàu C, cường độ 40 2400 μmol/m2/s cho hiệu xử lý mức thấp (Chen Yan et al, 2013) (Hình 2.6) Điều giải thích cường độ ánh sáng mức gây tượng quang oxy hóa (photo-oxidation) ức chế quang hợp (photo-inhibition) (Ana P Carvalho et al, 2010), cường độ thấp khơng đủ trì phát triển tảo Tuy nhiên, nghiên cứu khác Kedebe et al (1996) lại cho cường độ 330 μmol photon/m2/s tối ưu cho phát triển Spirulina platensis 19 Bảng 2.2 Hiệu bước sóng tới thay đổi sinh khối tảo Thơng Loại số nước Sinh thải Giàu khối khô (mg/l) C Giàu N Bước song Đỏ Trắng Vàng 284.8a±18.5 254.2b±16.5 164c±19.55 Xanh lam Xanh lục 159.0d±15.3 107.3e±12.4 286.6a±14.7 256.7b±13.7 212.5c±14.7 154.1d±13.1 109.4e±10.4 (Nguồn: Chen Yan et.al, 2013) (Nguồn: Chen Yan et al, 2013) Hình 2.5 Hiệu loại bỏ COD dinh dưỡng đèn LED đỏ cường độ chiếu sáng 2000μmol/m2/s a: Nước thải giàu C; b: nước thải giàu N 20 (Nguồn: Chen Yan et al, 2013) Hình 2.6 Hiệu loại bỏ dinh dưỡng đèn LED đỏ cường độ chiếu sáng a: Nước thải giàu C; b: nước thải giàu N Như có nhiều nghiên cứu ứng dụng đèn LED xử lý nước hoạt động tảo mang tính khả thi cao Đây sở để ứng dụng công nghệ để xử lí nước thải sinh hoạt 21 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu Đèn LED, tảo Chlorella vulgaris nước thải giàu Nitơ, Photpho 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu phòng thí nghiệm (Pilot) - Thời gian: từ tháng 8/2015 đến tháng 1/2016 3.3 Nội dung nghiên cứu - Đánh giá ảnh hưởng việc thay đổi bước sóng cường độ chiếu sáng đèn LED thay đổi chất lượng nước thải - Xác định diễn biến tảo Chrlorella vulgaris sử dụng đèn LED với cường độ bước sóng khác - Kiểm định sai khác cơng thức thí nghiệm 3.4 Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp quan trọng dự kiến thực hiện: 3.4.1.Phương pháp thu thập liệu thứ cấp sơ cấp - Dữ liệu thứ cấp: Các nghiên cứu liên quan tới xử lý nước thải sử dụng đèn LED thu thập thông tin từ báo, sách, sách chuyên khảo, giáo trình … tài liệu từ Internet - Dữ liệu sơ cấp: tiến hành đo đạc phân tích thơng số phịng thí nghiệm mơn Cơng nghệ Mơi trường 3.4.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm: Dụng cụ bố trí thí nghiệm - Bình PE thể tích lít - Đèn LED SMD 5050, cơng suất 14.4 W/m, kích thước mắt đèn 0.5x0.5 cm (0.25 cm2) - Giá đỡ, thùng xốp dán giấy bạc ngăn ánh sáng - Máy sục khí với lưu lượng 0.9 lít/h Tiến hành thực với cơng thức thí nghiệm: Mỗi công thức thực bể đặt thùng xốp Mỗi bể chứa 22 3.5 lít hỗn nước thải sinh hoạt (3.3 lít nước thải +0.2 lít tảo Chlorella vulgaris nuôi cấy từ trước) Các bể bịt kín Phịng kín, tối, bật điều hịa đảm bảo nhiệt độ 18-20oC Đèn gắn bên bể, ánh sáng chiếu từ bên vào bể, thời gian chiếu sáng 16/8 (16 sáng/8 tối) Có sục khí Theo dõi thơng số đo nhanh : DO, pH, nhiệt độ liên tục ngày Lấy mẫu liên tục suốt ngày, ngày lấy mẫu lần Mẫu đem phân tích ngày tiêu Chlorophyll-a, mật độ tảo, NO3-, NH4+, PO43-, Nts, Pts - Công thức 1.1: Bước sóng 455-490 nm ( tương ứng với màu lam) với cường độ 60 µmol/m2/s (3200 lux) - Cơng thức 1.2: Bước sóng 455-490 nm ( tương ứng với màu lam) với cường độ 90 µmol/m2/s (4800 lux) CT 1.1 ĐÈN LED LAM 3200 LUX CT 1.2 ĐÈN LED LAM 4800 LUX Hình 3.1: Sơ đồ mặt cắt ngang bể thí nghiệm với đèn LED lam 23 Hình 3.2: Bố trí thí nghiệm với đèn LED lam - Cơng thức 2.1: Bước sóng 650-750 nm ( tương ứng với màu đỏ) với cường độ 90 µmol/m2/s (4800 lux) - Cơng thức 2.2: Bước sóng 650-750 nm ( tương ứng với màu đỏ) với cường độ 120 µmol/m2/s (6400 lux) CT 2.1 ĐÈN LED ĐỎ 4800 LUX CT 2.2 ĐÈN LED ĐỎ 6400 LUX Hình 3.3: Sơ đồ mặt cắt ngang bể thí nghiệm với đèn LED đỏ 24 Hình 3.4: Bố trí thí nghiệm với đèn LED đỏ - Cơng thức 3.1: Bước sóng 490-575 nm ( tương ứng với màu lục) với cường độ 60 µmol/m2/s (3200 lux) - Cơng thức 3.2: Bước sóng 490-575 nm ( tương ứng với màu lục) với cường độ 90 µmol/m2/s (4800 lux) - Cơng thức 3.3: Bước sóng 490-575 nm ( tương ứng với màu lục) với cường độ 120 µmol/m2/s (6400 lux) 25 CT 3.1 ĐÈN LED LỤC CT 3.2 ĐÈN LED LỤC CT 3.3 ĐÈN LED LỤC 3200 LUX 4800 LUX 6400 LUX Hình 3.5: Sơ đồ mặt cắt ngang bể thí nghiệm với đèn LED lục Hình 3.6: Bố trí thí nghiệm với đèn LED lục Các thông số theo dõi bao gồm: pH, nhiệt độ, nồng độ chlorophyll-a, mật độ tảo, NO3-, NH4+, PO43-, Nt, Pt 3.4.3 Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu - Lấy mẫu nước thải theo TCVN-6663 26 - Lấy mẫu nước q trình tiến hành thí nghiệm: sử dụng cốc mỏ 100 ml lấy mẫu vào chai nhựa, đóng chặt nắp Tần suất lấy mẫu 1ngày/1 lần Phương pháp phân tích - Hàm lượng sắc tố chlorophyll-a xác định theo phương pháp đo quang phổ bước sóng tương ứng, so màu tính theo công thức mô tả Experimental phycology: A Laboratory Manual Christopher cộng (1988) - Nhiệt độ nước xác định nhiệt kế điện tử ICEBOX (Nhật Bản), nồng độ oxy hòa tan (DO) pH đo thiết bị HORIBA D74G (Nhật Bản) - Nitơ tổng số (TN), phốtpho tổng số (TP), nitơ phốtpho tảo, amoni (N-NH4+), nitrate (N-NO3-), photphat (P-PO43-) thí nghiệm xác định theo TCVN ArPHA-AWWA-WPCF 1995 Cường độ ánh sáng đo đạc cảm biến ánh sáng BH1750 lập trình thơng qua phần mềm Arduino Mật độ tảo xác định buồng đếm Burker – Turk (Đức) soi kính hiển vi Olympus CX21 (Mỹ) Số lượng tế bào đếm vng lớn dùng để tính mật độ tế bào theo công thức sau: D = A*X*104 D mật độ tế bào (TB mL -1), A tổng số tế bào buồng đếm X hệ số pha loãng Tải FULL (67 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ 3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu - Phương pháp xử lý số liệu: thống kê mô tả; kiểm định; tương quan Phương pháp kiểm định: phân tích phương sai (ANOVA) – xác định sai khác nhóm mức ý nghĩa α = 0.05 phương pháp Tukey - Phần mềm sử dụng xử lý số liệu: Excel, R Studio 27 3.4.5 Phương pháp đánh giá kết - Khả sinh trưởng tảo đánh giá thông qua mật độ tảo nồng độ Chlorophyll – a Hiệu xử lý chất dinh dưỡng đánh giá cơng thức: Trong : H hiệu xử lý dinh dưỡng Co nồng độ chất ô nhiễm dịng vào Ce nồng độ chất nhiễm dịng 28 PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Tải FULL (67 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ 4.1 Diễn biến sinh trưởng tảo nước thải a) Sự thay đổi thông số môi trường Nhiệt độ, pH khả hồ tan hồ tan khí vào nước (CO O2) yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới tồn phát triển thủy sinh vật So với sinh vật cạn thủy sinh vật có khoảng thích nghi nhiệt độ hẹp (Dương Trí Dũng, 2003) Nhiệt độ khơng ảnh hưởng trực tiếp đến q trình trao đổi chất mà tác động lên cấu trúc tế bào tảo (Payer, 1980) Ảnh hưởng nhiệt độ dẫn tới giảm khả hồ tan khí đặc biệt CO2 O2 nước Nhìn chung, nhiệt độ nước suốt thời gian nghiên cứu trì mức 26 ± 3.5 oC Quá trình hấp thu ánh sáng tế bào tảo làm nhiệt độ môi trường nước tăng lên.Năng lượng ánh sáng chuyển hóa thành lượng hóa học trình quang hợp tảo phần lớn tỏa nhiệt (Karin Larsdotter, 2006) Tuy nhiên, nhiệt độ nước nằm khoảng nhiệt độ phát triển bình thường tảo Sự thay đổi pH môi trường nuôi tảo ghi nhận nhiều nghiên cứu trước đó, cho thấy mối quan hệ thuận mật độ giá trị pH giá trị DO Sự biến động pH nước chịu chi phối hoàn tan CO nước theo chế: Tảo lấy CO hịa tan mơi trường nước từ chuyển hóa HCO3- sinh nhiều cacbonat làm pH nước tăng lên (Đặng Kim Chi, 1998) Theo đó, mật độ tảo cao khả quang hợp quần thể lớn,tảo hấp thụ CO hòa tan nước để thực trình quang hợp nhiều khiến cho pH tăng nhanh (Robert cộng sự, 1996) HCO3- → CO2 + CO32- + H2O CO32- + H2O → OH- + HCO3- 29 Bảng 4.1 Sự biến động thông số môi trường (nhiệt độ, pH DO) Công thức Thông số DO (mg/l) 5.38 ± 0.05 5.40 ± 0.14 5.55 ± 0.35 5.78 ± 0.07 4.88 ± 0.12 5.04 ± 0.04 5.32 ± 0.32 Nhiệt độ ( 0C) CT 1.1 27.3 ± 0.13 CT 1.2 27.9 ± 0.08 CT 2.1 27.9 ± 0.09 CT 2.2 26.7 ± 0.09 CT 3.1 25.9 ± 0.12 CT 3.2 26.0 ± 0.11 CT 3.3 26.3 ± 0.10 n=9 (Nguồn: Kết phân tích năm 2015) Bảng 4.1 Thể thay đổi thơng số theo dõi thí PH 6.7 - 8.5 6.7 - 8.7 7.0 - 8.9 7.0 - 9.0 6.7 - 8.2 6.7 - 8.2 6.7 - 8.5 nghiệm sử dụng đèn LED lam (bước sóng 60, 90 µmol/m2/s), đèn LED đỏ (bước sóng 90,120 µmol/m2/s) đèn LED lục (bước sóng 60, 90, 120 µmol/m2/s) Tất cơng thức với cường độ bước sóng khác có xu hướng thay đổi pH tương tự Trong thời gian tiến hành thí nghiệm, giá trị pH tăng chậm từ 6.7 đến Nghiên cứu Su cộng (2011) cho thấy pH tăng chậm từ 6.5 đến ni cấy dịng tảo lục C pyrenoidosa nước thải sản xuất đậu tương Hiện tượng giải thích quang hợp tảo làm tiêu thụ CO chất dinh dưỡng hữu nước, làm pH nước tăng lên (Wang Lan, 2011) Nồng độ oxi hịa tan (DO) cơng thức thí nghiệm có xu hướng biến động tương tự với pH Giá trị DO tăng lên từ 4.14 đến 6.3 mg/l Tuy nhiên có điểm khác biệt cấp khí liên tục nên oxy cơng thức ln trì tối thiểu khoảng mg/l Nồng độ DO tăng lên khoảng thời gian ngày thứ đến ngày thứ 9, trùng với giai đoạn mật độ tảo đạt cao Có thể trình quang hợp mạnh mẽ tảo thời gian làm nồng độ DO tăng vọt 30 4217467 ... KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CƯỜNG ĐỘ VÀ BƯỚC SÓNG ĐÈN LED ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CHLORELLA VULGARIS Người thực : PHẠM ĐÌNH NGHĨA Lớp : MTD-K57 Khóa... lựa chọn thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng cường độ bước sóng đèn LED đến khả xử lý nước thải Chlorella vulgaris? ?? PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan tảo Chlorella 2.1.1 Đặc điểm phân loại Giới:... nghiệm sử dụng đèn LED lam (bước sóng 60, 90 µmol/m2/s), đèn LED đỏ (bước sóng 90,120 µmol/m2/s) đèn LED lục (bước sóng 60, 90, 120 µmol/m2/s) Tất cơng thức với cường độ bước sóng khác có xu