Tìm hiểu về vi tảo trong XLNT và thu hồi năng lượng

Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường CHƯƠNG 1: NƯỚC THẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC Phân loại nước thải chất gây ô nhiễm nước thải Nước thải nước qua sử dụng vào mục đích sinh hoạt, dịch vụ, tưới tiêu, thủy lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi Dựa vào nguồn gốc phát sinh, nước thải phân thành loại sau đây: +Nước thải sinh hoạt: nước thải từ khu vực dân cư bao gồm nước sau sử dụng từ hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trường học, quan, khu vui chơi giải trí Đặc trưng nước thải sinh hoạt thường chứa chất hữu dễ phân hủy sinh học (cacbonhydrat, protein, lipit), chất vô dinh dưỡng (nitơ, photpho) Các VSV nước thải sinh hoạt phần lớn dạng vi khuẩn gây bệnh vi khuẩn tả, lỵ, thương hàn số loài kí sinh trùng trứng giun, sán…Ngoài ra, nước thải chứa chất H2S, NH3 gây mùi khó chịu + Nước thải công nghiệp: Nước thải từ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải gọi chung nước thải công nghiệp Nước thải công nghiệp đặc điểm chung mà phụ thuộc vào đặc điểm ngành sản xuất Nước thải xí nghiệp làm acquy có nồng độ axit chì cao, nước thải nhà máy thuộc da chứa nhiều kim loại nặng sunfua, nước thải từ sở sản xuất chế biến nông sản, thực phẩm (đường, sữa, bột, tôm, cá, bia rượu) chứa chất hữu dễ phân hủy sinh học Nói chung, nước thải ngành công nghiệp xí nghiệp khác có thành phần hóa học hóa sinh khác [5] + Nước thải nông nghiệp: Nước thải nông nghiệp nước thải trình canh tác nông nghiệp, thường chứa hàm lượng phân hóa học cao hóa Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường chất bảo vệ thực vật Nước thải nông nghiệp bị ô nhiễm làm cho đất bị thoái hóa, tài nguyên sinh vật bị suy giảm, gây hậu nghiêm trọng đến môi trường Các chất độc tồn dư nước thải nông nghiệp gây tác động xấu đến sức khỏe người [4] Các chất gây ô nhiễm môi trường nước có nhiều loại, chúng thường xếp thành loại sau: • • • • • • • • • Các chất hữu bền vững, khó bị phân hủy; Các chất hữu dễ bị phân hủy; chủ yếu tác nhân sinh học (VSV); Các kim loại nặng; Các ion vô cơ; Dầu mỡ chất hoạt động bề mặt; Các chất có mùi màu; Các chất rắn; Các chất phóng xạ; Các VSV Dựa vào đặc điểm dễ hay khó bị phân hủy VSV có nước thải mà chất hữu gây ô nhiễm nước thải chia thành hai loại: +Các chất hữu dễ bị phân hủy sinh học: Nhóm chất hữu dễ bị phân hủy gồm chất protein, cacbonhydrat, chất béo có nguồn gốc động thực vật Các chất gây ô nhiễm thường có nước thải sinh hoạt, nước thải từ xí nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm, thủy sản…Trong thành phần chất hữu từ nước thải khu dân cư có khoảng 40 – 60% protein, 25 – 50% cacbonhydrat, 10% chất béo Các hợp chất chủ yếu làm suy giảm oxy hòa tan nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt Trong thực tế, người ta thường áp dụng biện pháp sinh học để xử lý nước thải bị ô nhiễm chất hữu dễ bị phân hủy sinh học Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường + Các chất hữu khó bị phân hủy sinh học: Nhóm chất hữu khó bị phân hủy sinh học gồm chất thuộc dạng chất hữu có vòng thơm (cacbuahydro dầu khí), chất đa vòng ngưng tụ, hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu Trong đó, có nhiều chất chất hữu tổng hợp có độc tính cao người động thực vật Hàng năm, giới có khoảng 60.106 chất hữu tổng hợp khó phân hủy sinh học sản xuất giới chất màu, chất hóa dẻo, thuốc trừ sâu [2] Trong tự nhiên, chất hữu khó bị phân hủy sinh học bền vững, có khả tích lũy lưu giữ lâu dài môi trường thể sinh vật, làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái sức khỏe người Các chất thường có nước thải công nghiệp nguồn nước vùng nông, lâm nghiệp sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng trồng, chất làm rụng lá, thuốc diệt cỏ [6] Cơ sở trình làm nước thải phương pháp sinh học Các trình vật lý, hóa học sa lắng oxy hóa giữ vai trò quan trọng trình làm nước thải Tuy nhiên, đóng vai trò định làm nước thải trình sinh học Tại chỗ nước thải đổ ra, thường tụ tập loại chim, cá Chúng sử dụng phế thải từ đồ ăn rác làm thức ăn Tiếp sau động vật bậc thấp ấu trùng côn trùng, giun nguyên sinh động vật Chúng sử dụng hạt thức ăn cực nhỏ làm nguồn dinh dưỡng Song cần phải nhấn mạnh vai trò định VSV trình làm nước thải Cơ chế trình làm nước thải VSV bao gồm ba giai đoạn sau: +/ Các hợp chất hữu tiếp xúc với bề mặt tế bào VSV; +/ Quá trình khuyếch tán hấp thụ chất ô nhiễm nước qua màng bán thấm vào tế bào VSV; Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường +/ Chuyển hóa chất ô nhiễm nội bào để sinh lượng tổng hợp vật liệu cho tế bào VSV Cả ba giai đoạn có mối liên quan chặt chẽ với làm nồng độ chất gây ô nhiễm nước giảm dần Theo phương thức dinh dưỡng, VSV chia làm hai nhóm chính:  Nhóm VSV tự dưỡng: Nhóm VSV có khả oxi hóa chất vô để thu lượng sử dụng CO2 làm nguồn cacbon cho trình sinh tổng hợp Trong nhóm có vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn sắt, vi khuẩn lưu huỳnh  Nhóm VSV dị dưỡng: Nhóm VSV sử dụng chất hữu làm nguồn cacbon dinh dưỡng nguồn lượng để sinh trưởng, xây dựng tế bào phát triển Các VSV dị dưỡng chia thành ba nhóm nhỏ dựa theo hoạt động sống chúng nhu cầu oxy: +Nhóm VSV hiếu khí: nhóm VSV cần oxy để sống, giống trình hô hấp động vật bậc cao Sự phân hủy chất hữu điều kiện hiếu khí thể phản ứng sau: VSV hiếu khí Chất hữu + O2 CO2 + H2O + sinh khối VSV + lượng + NH4+ + H2S + NO3- + SO42Sản phẩm trình phân hủy hiếu khí bao gồm khoảng 40% sinh khối VSV gần 60% CO2 + H2O Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường + Nhóm VSV kỵ khí: nhóm VSV sống hoạt động điều kiện kị khí (không cần có oxy không khí) Các VSV có khả sử dụng oxy hợp chất nitrat, sunfat để oxy hóa chất hữu Sự phân hủy chất hữu điều kiện kị khí thể phản ứng sau: VSV kị khí Chất hữu + NO3- + SO42H2S CO2 + H2O + CH4 + N2 + + NH4+ + axit hữu + CH4 + sinh khối VSV + lượng + VSV tùy nghi hay gọi VSV kỵ khí tùy tiện: Nhóm VSV sinh trưởng điều kiện có oxy Chúng có mặt nước thải Năng lượng giải phóng phần thoát dạng nhiệt, phần lại sử dụng cho việc sinh tổng hợp hình thành tế bào [5] Trong số nhóm VSV làm nước thải, vi khuẩn có số lượng nhiều đóng vai trò quan trọng Ngoài ra, có nhóm VSV khác nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn số lượng vi khuẩn Những nhóm VSV dị dưỡng hiếu khí Nhiều loại nấm, kể nấm độc có khả phân hủy xenlulozơ, hemixenlulozơ đặc biệt lignin Tuy nhiên, vai trò nấm, kể nấm mốc, nấm men, xạ khuẩn trình xử lý nước thải không quan trọng vi khuẩn [6] Xử lý nước thải phương pháp bùn hoạt tính Có nhiều phương pháp khác để xử lý nước thải chia thành phương pháp sau: học, hoá lý, hoá học sinh học Trong đó, phương pháp sinh học sử dụng chủ yếu để xử lý nước thải chứa hàm lượng Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường chất hữu cao So với biện pháp vật lý hóa học, phương pháp sinh học có ưu điểm giá thành thiết bị không đắt tiền, nguyên liệu xử lý dễ kiếm lại không gây tái ô nhiễm môi trường Phương pháp xử lý nước thải bùn hoạt tính phương pháp sinh học điển hình áp dụng để xử lý nước thải giàu hữu Trong nước thải tồn chất rắn lơ lửng khó lắng Trong trình sinh trưởng phát triển nước thải, tế bào VSV dính vào hạt lơ lửng phát triển thành hạt cặn có hoạt tính phân hủy chất hữu gây nhiễm bẩn nước lớn dần lên hấp phụ nhiều hạt chất rắn lơ lửng nhỏ khác Khi ngừng thổi khí chất hữu làm chất dinh dưỡng cho VSV nước thải cạn kiệt, hạt lắng xuống đáy bể hồ tạo thành bùn Bùn gọi bùn hoạt tính Nhờ bùn hoạt tính mà lượng chất ô nhiễm nước giảm, chất huyền phù lắng xuống với bùn nước làm Bùn hoạt tính tập hợp VSV khác có mặt nước thải, chủ yếu vi khuẩn, kết lại thành dạng hạt với trung tâm hạt chất rắn lơ lửng nước Các cặn có khả hấp thu phân hủy chất hữu Màu sắc cặn thường màu vàng nâu Các cặn dễ lắng có kích thước từ 3- 150 μm, gồm VSV sống cặn rắn (chiếm khoảng 30 – 40% thành phần cấu tạo bông) Các cặn có khả hấp thu phân hủy chất hữu Bùn hoạt tính lắng xuống “bùn già”, hoạt tính giảm Nếu hoạt hóa (trong môi trường thích hợp có sục khí) sinh trưởng trở lại hoạt tính phục hồi Quần thể VSV bùn hoạt tính phong phú với loại vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh Số lượng vi khuẩn bùn hoạt tính dao động khoảng 108 – 1012 mg chất khô Phần lớn chúng Pseudomonas, Achomobacter, Alcaligenes, Bacillus, Micrococcus, Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường Flavobacterium…Trong khối nhầy có loài Zooglea, đặc biệt Zooglea ramigola, giống Pseudomonas, chúng có khả sinh bao nhầy xung quanh tế bào Bao nhầy polyme sinh học, thành phần polysaccarit, có tác dụng kết tế bào vi khuẩn lại thành hạt [6] Ngoài ra, bùn hoạt tính có mặt vi khuẩn phân hủy polyme, vi khuẩn phản nitrat hóa, vi khuẩn khử sunfat Một số giống vi khuẩn điển hình có mặt bùn hoạt tính thể bảng Bảng 1-1 Quần thể VSV bùn hoạt tính STT Vi khuẩn Pseudomonas Chức Phân huỷ cacbonhydrat, protein, hợp chất hữu phản nitrat hóa Arthrobacter Phân huỷ cacbonhydrat Bacillus Phân huỷ cacbonhydrat, protein Cytophaga Phân huỷ polyme Zooglea Tạo thành chất nhầy, hình thành chất keo tụ Acinetobacter Tích luỹ polyphotphat, phản nitrat Nitrobacter Nitrat hoá Sphaerotilus Sinh nhiều tiên mao, phân hủy Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường chất hữu Acaligenes Phân hủy protein, phản nitrat hóa 10 Flavobacterium Phân hủy protein 11 Acinetobacter Phản nitrat hóa 12 Hyphomicrobium Phản nitrat hóa 13 Desulfovibrio Khử sunfat, khử nitrat Nguồn: [6] Các động vật nguyên sinh có mặt bùn hoạt tính tham gia vào trình làm nước thải Chúng ăn vi khuẩn già chết, tăng cường loại bỏ vi khuẩn gây bệnh, làm đậm đặc màng nhầy lại làm xốp khối bùn, kích thích VSV tiết enzyme ngoại bào để phân hủy chất hữu nhiễm bẩn làm kết lắng bùn nhanh Để xử lý nước thải bùn hoạt tính có hiệu quả, cần sử dụng nhiều biện pháp khác để tạo bùn hoạt tính nhằm tăng số lượng hoạt lực VSV có như: lấy bùn hoạt tính nơi xử lý khác có tính chất giống nước thải nghiên cứu, hồi lưu bùn dùng bể xử lý nước thải trước trở lại bể sục khí Ngoài ra, cần ý đến yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển VSV có bùn hoạt tính như: Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường - Nhiệt độ nước thải: Nếu nhiệt độ cao phải có thiết bị hạ nhiệt độ xuống khoảng 25 – 300C; - pH nước thải: cần phải điều chỉnh pH nước thải đạt khoảng 6,5 – 7,5; - Các nguyên tố có tính độc tiêu diệt kìm hãm sinh trưởng VSV Nước thải có chứa độc tố đặc biệt cần phải có biện pháp xử lý riêng trước xử lý bùn hoạt tính; - Tỷ số BOD5: N: P: Đây số cần quan tâm cân dinh dưỡng cho VSV nước thải Tỷ lệ BOD5: N: P đề xuất tối ưu 100: 5: Ngoài chất hữu cơ, nitơ photpho hai nguồn dinh dưỡng quan trọng cho tạo thành tế bào hoạt động VSV bùn hoạt tính Ngoài ra, để phát huy vai trò bùn hoạt tính đến điều kiện hiếu khí hay nồng độ oxy hòa tan nước, phải quan tâm quy trình công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính Có thể làm tăng nồng độ oxy hòa tan cách tăng mặt thoáng ao hồ, áp dụng biện pháp sục khí khuấy cưỡng [6] - Cách tạo bùn hoạt tính: + Môi trường tạo bùn hoạt tính: nước thải có gần giống với phổ nhiễm bẩn nước thải cần xử lý Môi trường tạo bùn cần bổ sung nguồn dinh dưỡng N, P theo tỉ lệ BOD5: N: P = 100: 5: 1, đường kính (hoặc glucoza, mantoza) với hàm lượng khoảng 50 g/l môi trường; + Giống VSV: bùn hoạt tính lấy từ nơi khác bể chứa nước thải cần xử lý hình thành bùn điều kiện hiếu khí nguồn nước thải giống Bùn cho vào bình tam giác theo tỷ lệ – 10% đặt máy lắc có tốc độ 180 – 200 vòng/phút 25- 30 0C, thời gian từ 24 – 48 Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường tiếng Sau lấy cặn bùn từ bình tam giác đưa vào thùng lớn chứa môi trường có sục khí để kích thích sinh trưởng điều kiện hiếu khí chuyển sang hệ thống xử lý Bùn hồi lưu làm tái sinh hay hoạt hóa để tăng hoạt lực bùn bể xử lý có tỉ lệ môi trường thích hợp sục khí tích cực vài giờ, sau bùn quay trở lại bể xử lý hiếu khí khác [1] 10 CNTĐB Hiệu xử 86,95 88,70 90,12 94,89 85,79 86,92 89,34 91,62 2,46 52,60 54,48 60,84 74,17 89,95 89,59 91,28 lý COD (%) Hiệu xử lý BOD5 (%) Hiệu xử lý Pts (%) Hiệu xử lý Nts (%) Kết bảng 3.16 cho thấy mẫu nước thải để lắng có hiệu xử lý COD, BOD5, Nts,Pts thấp hiệu xử lý bốn thông số mẫu nước thải sau xử lý bùn hoạt tính chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB đạt cao Cụ thể mẫu nước thải sau xử lý bùn hoạt tính chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB có hiệu xử lý COD đạt 94,89%, hiệu xử lý BOD5 đạt 91,62%, hiệu xử lý Pts đạt 60,84% hiệu xử lý Nts đạt 91,28% 2.1.5 Kết luận - Nước thải sản xuất bún hệ thống cống chung cuối làng Phú Đô không qua hệ thống xử lý nước thải mà đổ trực tiếp xuống mương chung làng trước đổ vào sông Nhuệ Các tiêu chất lượng nước vượt giá trị cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT 80 - Quần thể vi sinh vật địa điểm thu mẫu nước thải phong phú Tổng số vi sinh vật phân giải tinh bột nước thải sau 14 đạt 22690 x 106 CFU/ml, đó, số lượng vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 21050 x 106 CFU/ml; số lượng nấm men phân giải tinh bột đạt 1560 x 106 CFU/ml, số lượng nấm mốc phân giải tinh bột đạt 80 x 106 CFU/ml - Với phương pháp nuôi tạo bùn hoạt tính, quần thể vi sinh vật có mặt nước thải làm giàu cao gấp 1.324 lần so với tổng số vi sinh vật có nước thải sau để lắng 14 Tổng số vi sinh vật có mặt bùn hoạt tính nuôi tạo đạt 30041 x 109 CFU/ml, xạ khuẩn phân giải tinh bột đạt 18 x 106 CFU/ml, vi khuẩn phân giải tinh bột đạt 22400 x 109 CFU/ml, nấm men phân giải tinh bột đạt 7640 x 109 CFU/ml, nấm mốc phân giải tinh bột đạt 52 x 107 CFU/ml - Các thông số tối ưu cho trình xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô bùn hoạt tính chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB xác định, cụ thể là: + Thời gian để lắng: 14 + Tỷ lệ bùn hoạt tính bổ sung: 5% + Giá trị pH: – 7,5 + Lượng phân đạm bổ sung: 100 mg/l + Lượng phân lân bổ sung: 80 mg/l + Thời gian sục khí: 16 + Thời gian sục nuôi tảo: 20 ngày + Mật độ OD420 thu sinh khối tảo đạt: 0,781 81 - Chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB sinh trưởng phát triển tốt môi trường nước thải sản xuất bún Sau 20 ngày nuôi cấy, tốc độ sinh trưởng tảo tăng 3,87 lần so với ban đầu - Hàm lượng PHA sinh khối tảo đạt đến 5,21% so với trọng lượng khô so với chủng gốc có hàm lượng PHA cực đại 3,85% so với trọng lượng khô tế bào nồng độ 0,5% glucoza sau 10 ngày nuôi cấy - Hiệu xử lý thông số COD, BOD5, nitơ tổng số photpho tổng số mẫu nước thải sau xử lý bùn hoạt tính chủng tảo lam Spirulina platensis CNTĐB đạt hiệu cao, cụ thể hiệu xử lý COD đạt 94,89%, hiệu xử lý BOD5 đạt 91,62%, hiệu xử lý photpho tổng số đạt 60,84% hiệu xử lý nitơ tổng số đạt 91,28% Hàm lượng COD, nitơ tổng số photpho tổng số đạt QCVN 40:2011/BTNMT loại B 2.2 Khả xử lý nước thải từ hầm biogas vi tảo Chlorella vulgaris định hướng sản xuất nhiên liệu sinh học Tác giả:Nguyễn Thị Thanh Xuân, Đặng Kim Hoàng, Võ Thị Thương; Tạp chí Khoa học công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 3(76).2014;từ->đến trang: 83-86; năm: 2014 Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu nuôi trồng vi tảo Chlorelle Vulgaris môi trường nước thải từ hầm ủ biogas trang trại chăn nuôi nhằm đánh giá khả xử 82 lý nước thải chủng vi tảo định hướng sản xuất nhiên liệu sinh học Nhóm nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện nuôi trồng bao gồm: tốc độ sục khí CO2, cường độ chiếu sáng,…Kết phân tích thành phần nước thải trước sau nuôi trồng vi tảo cho thấy hàm lượng Nito tổng Photpho tổng nước thải giảm đáng kể, cụ thể 80,9% N 58,7% P Việc nuôi trồng vi tảo thực hệ thống dàn ống thẳng đứng dung tích 50 lít Mô hình phù hợp với quy mô nuôi trồng, tận dụng nguồn nước thải từ hầm biogas nguồn CO2 từ việc sử dụng khí biogas để sản xuất vi tảo Sinh khối tảo thu hồi có nhiệt trị cháy tương đối cao có thành phần lipid hoàn toàn phù hợp cho định hướng sản xuất nhiên liệu sinh học 2.3 Ứng dụng vi tảo xử lý nước thải chiết xuất nhiên liệu sinh học, Tác giả: KS Nguyễn Trung Hiệp, Phạm Văn Phát, Lê Thanh Tú - sinh viên Trường đại học khoa học tự nhiên TP.HCM Họ tìm giải pháp dùng tảo để xử lý nước thải chiết xuất nhiên liệu sinh học Đây đề tài đoạt giải khuyến khích thi Ý tưởng sáng tạo với chủ đề: “Tiết kiệm lượng cho sống xanh” năm 2015 Trung tâm phát triển khoa học công nghệ trẻ, Thành đoàn TP.HCM phối hợp với Sở công thương TP.HCM tổ chức 83 Hình 3.15 Mô hình nuôi trồng vi tảo Chlorella vulgaris Nhóm tiến hành thử nghiệm nuôi vi tảo Chlorella vulgaris hệ thống ống dẫn, sử dụng ống nhựa acrylic suốt để làm hệ thống ống nuôi Mô hình gồm dãy ống đặt song song nằm ngang theo chiều thẳng đứng Các ống nối với co chữ U Ống vị trí thấp nối trực tiếp với đầu bơm ống cao nối trực tiếp với bồn chứa dinh dưỡng tạo thành vòng xoắn kín Đầu bơm đẩy nước tảo vào ống vị trí thấp chảy qua ống bên trên, đồng thời nước tảo bị đầu bơm hút từ ống vị trí cao tạo thành dòng tuần hoàn liên tục Trong ý tưởng này, họ lựa chọn phương pháp sử dụng dimethyl ether (DME) trình chiết xuất dầu, giúp tiết kiệm lượng so với phương pháp trước Phương pháp dựa việc sử dụng DME (công thức hóa học CH3OCH3) có đặc tính dễ liên kết với phân tử dầu môi trường nước Hợp chất thẩm thấu qua thành tế bào (vốn tạo nên phần lớn từ nước) để liên kết với phân tử dầu Phương pháp DME đánh giá hiệu phù hợp với điều kiện Việt Nam Đại diện nhóm tác giả, KS Nguyễn Trung Hiệp cho biết thêm, qua nghiên cứu tài liệu giới nước, nhóm nhận thấy việc nuôi tảo xử lý nước thải chiết xuất nhiên liệu hoàn toàn khả thi, có tính ứng dụng cao, phù hợp với điều kiện Việt Nam Dựa đặc tính sinh trưởng loài tảo Chlorella vulgaris sinh trưởng tốt môi trường nước thải, nhóm chọn nguồn nước thải sinh hoạt để làm nguồn dinh dưỡng nuôi tảo, từ góp phần giải vấn đề ô nhiễm môi trường 84 Hình 3.16 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải vi tảo chiết xuất nhiên liệu Hệ thống nuôi tảo đóng vai trò công trình xử lý sinh học hệ thống xử lý nước thải Nguồn nước thải sinh hoạt từ hộ dân sau qua bể tự hoại thu gom xử lý sơ dẫn vào bể chứa để tiếp tục xử lý sinh học qua hệ thống nuôi tảo Chlorella vulgaris Các công trình nghiên cứu trước cho thấy tảo xử lý tốt nước thải, đảm bảo tiêu chuẩn để xả môi trường Sinh khối tảo thu dùng để tách chiết nhiên liệu sinh học 85 Triển vọng ý tưởng kết hợp với hệ thống khí thải lò đốt, đảm bảo nguồn CO2 cho việc nuôi tảo, đồng thời giảm lượng khí thải nhà kính vào môi trường Bên cạnh đó, việc phát triển kết hợp với quy mô xử lý nước thải sinh hoạt hệ thống xử lý cấp thành phố góp phần giảm thiểu giá thành đáng kể phân đoạn xử lý nước thải sinh hoạt sản xuất nhiên liệu sinh học Điều hoàn toàn phù hợp với bối cảnh điều kiện kinh tế Việt Nam, không phụ thuộc nhiều vào trình độ công nghệ, kỹ thuật nước 86 KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu trình bày phần xin rút số kết luận sau: Vi tảo nghiên cứu nhiều toàn cầu với lợi ích bỏ qua Ví dụ tảo lam Spirulina platensis nghiên cứu ứng dụng từ lâu lĩnh vực thực phẩm chức năng, y tế, xử lý loại nước thải khác Hầu hết loại vi tảo sử dụng nguồn dinh dưỡng nước thải làm thức ăn cho tích lũy lượng nội bào dạng lipit Nhưng có số chủng vi tảo vượt trội hẳn việc loại bỏ TOD, N, P, màu khỏi nước thải tích lũy lipit nội bào, thường nghiên cứu nhiều Chlorella, Spirulina Có nhiều loại nước thải khác thích hợp cho trình sinh trưởng phát triển vi tảo nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi, nước thải dệt nhuộm, nước thải làng nghề sản xuất bún Có thể kết hợp xử lý nước thải khí thải để nuôi trồng vi tảo, tạo điều kiện thích hợp cho vi tảo phát triển thay bổ sung chất dinh dưỡng dạng rắn (phân lân, phân đạm ) Để trình nuôi trồng vi tảo kết hợp xử lý nước thải đạt hiệu cao cần phải tính toán, thiết kế, giám sát tiêu mức tốt cho phát triển chúng Sinh khối vi tảo thu sau nuôi trồng môi trường nước thải sử dụng cho tạo chất dẻo sinh học PHA, sản xuất nguyên liệu diesel sinh học, làm thức ăn chăn nuôi Cần tính toán cụ thể, đặc biệt tính đến hiệu kinh tế từ hàm lượng nhiên liệu thu hồi sinh khối tảo sau trình xử lý 87 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 2.4 Hoàng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển, Lương Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dương Đức Hồng (2001), Kỹ thuật môi trường, Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2.5 Đặng Kim Chi (2006), Hóa học môi trường, Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, tr 180 - 182 2.6 Đặng Diễm Hồng, Ngô Hoài Thu, Hoàng Sỹ Nam, Hoàng Lan Anh, Y Kawata (2007), “Bước đầu ứng dụng vi khuẩn vi tảo Spirulina đột biến để làm nước thải định hướng sản xuất nguồn nguyên liệu chất dẻo sinh học dùng cho công nghiệp làng nghề bún Phú Đô”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học Công nghệ môi trường - nghiên cứu ứng dụng, Hà Nội, tr 279 - 286 2.7 Trịnh Lê Hùng (2008), Kỹ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 2.8 Lương Đức Phẩm (2003), Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội, tr 58-84 2.9 Lương Đức Phẩm, Đinh Thị Kim Nhung, Trần Cẩm Vân (2009), Cơ sở khoa học công nghệ bảo vệ môi trường, tập – Cơ sở vi sinh công nghệ bảo vệ môi trường, Nhà Xuất Giáo dục, Hà Nội 2.10 Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền (1999), Công nghệ Sinh học Vi tảo, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 2.11 E.J Olguín, Phycoremediation: key issues for cost-effective nutrient removal process, Biotechnol Adv., 22 (2003), pp 1–91 2.12 J Ruiz, P Alvarez, Z Arbib, C Garrido, J Barragan, J.A Perales, Effect of nitrogen and phosphorus concentration on their removal kinetic in treated urban wastewater by Chlorella vulgaris, Int J Phytorem., 13 (2011), pp 884– 896 2.13 M Tanticharoen, M Reungjitchachawali, B Boonag, P Vonktaveesuk, A Vonshak, Z Cohen, Optimization of γγ-linolenic acid (GLA) production in Spirulina platensis, J Appl Phycol., (1994), pp 295–300 2.14 T.M Mata, A.A Martins, N.S Caetano, Microalgae for biodiesel production and other applications, Renewable Sustainable Energy Rev., 14 (2010), pp 217– 232 2.15 S Lim, W Chu, S Phang, Use of Chlorella vulgaris for bioremediation of textile wastewater, Bioresour Technol., 101 (2010), pp 7314–7322 2.16 G Huang, F Chen, D Wei, X Zhang, G Chen, Biodiesel production by microalgal biotechnology, Appl Energ., 87 (2010), pp 38–46 89 2.17 S.M Phang, W.L Chu, The University of Malaya Algae Culture Collection (UMACC) and potential applications of a unique Chlorella from the collection, Jpn J Phycol., 52 (2004), pp 221–224 2.18 E Acuner, F.B Dilek,Treatment of tectilon yellow 2G by Chlorella vulgaris, Proc Biochem., 39 (2004), pp 623–631 2.19 V.K Gupta, A Rastogi, V.K Saini, N Jain, Biosorption of copper (II) from aqueous solutions by Spirogyra species, J Colloid Interface Sci., 296 (2006), pp 59–63 2.20 Ozer, G Akkaya, M Turabik, The removal of Acid Red 274 from wastewater: combined biosorption and biocoagulation withSpirogyra rhizopus, Dyes Pigm., 71 (2006), pp 83–89 2.21 Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering: Treatment Disposal Reuse, McGraw-Hill, Boston (1993) 2.22 G Laliberté, E.J Olguin, J de la Noue, Mass Cultivation and Wastewater Treatment Using Spirulina, Taylor and Francis, London (1997) 2.23 ,P Karacakaya, N.K Kilic, E Duyugu, G Donmez, Stimulation of reactive dye removal by cyanobacteria in media containing triacontrol hormone, J Hazard Mater., 172 (2009), pp 1635–1639 2.24 Q Hu, M Sommerfeld, E Jarvis, M Ghirardi, M Posewitz, M Seibert, A Darzins; Microalgal triacylglycerols as feedstocks for biofuel production: perspectives and advances, Plant J., 54 (4) (2008), pp 621–639 2.25 K.E Cooksey, J.B Guckert, S.A Williams, P.R Callis, Fluorometric determination of the neutral lipid content of microalgal cells using Nile Red; J Microbiol Meth., (1987), pp 333–345 2.26 J Doucha, F Straka, K Lívanský, Utilization of flue gas for cultivation of microalgae, Chlorella sp in an outdoor open thin-layer photobioreactor, J Appl Phycol., 17 (2005), pp 403–412 2.27 A Demirbas, M Fatih Demirbas, Importance of algae oil as a source of biodiesel; Energy Convers Manage., 52 (2011), pp 163–170 2.28 L.E de-Bashan, A Trejo, V.A.R Huss, J.-P Hernandez, Y Bashan, L.E deBashan, A Trejo, V.A.R Huss, J.-P Hernandez, Y Bashan, Chlorella sorokiniana UTEX 2805, a heat and intense, sunlight-tolerant microalga with potential for removing ammonium from wastewater, Bioresour Technol., 99 (2008), pp 4980–4989 2.29 Y Azov, G Shelef, R Moraine, Carbon limitation of biomass production in high-rate oxidation ponds, Biotechnol Bioeng., 24 (1982), pp 579–594 2.30 P.A Aitchison, V.S Butt, The relation between the synthesis of inorganic polyphosphate and phosphate uptake by Chlorella vulgaris, J Exp Bot., 24 (1973), pp 497–510 2.31 T Li, Y Zheng, L Yu, S Chen, High productivity cultivation of a heatresistant microalga Chlorella sorokiniana for biofuel production, Bioresour Technol., 131 (2013), pp 60–67 90 2.32 S Lu, J Wang, Y Niu, J Yang, J Zhou, Y Yuan, Metabolic profiling reveals growth related FAME productivity and quality of Chlorella sorokiniana with different inoculum sizes, Biotechnol Bioeng., 109 (2012), pp 1651–1662 2.33 J.B.K Park, R.J Craggs, A.N Shilton, Wastewater treatment high rate algal ponds for biofuel production, Bioresour Technol., 102 (2011), pp 35–42 2.34 O Perez-Garcia, F.M.E Escalante, L.E de-Bashan, Y Bashan, Heterotrophic cultures of microalgae: metabolism and potential products, Water Res., 45 (2011), pp 11–36 2.35 P Hellier, N Ladommatos, The impact of saturated and unsaturated fuel molecules on diesel combustion and exhaust emissions, SAE J Fuels Lubr., (2011), pp 106–122 2.36 G Vunjak-Novakovic, Y Kim, X Wu, I Berzin, J.C Merchuk, Air-lift bioreactors for algal growth on flue gas: mathematical modeling and pilotplant studies, Ind Eng Chem Res., 44 (2005), pp 6154–6163 2.37 Widjaja, C.-C Chien, Y.-H Ju; Study of increasing lipid production from fresh water microalgae Chlorella vulgaris; J Taiwan Inst Chem Eng., 40 (2009), pp 13–20 2.38 P.K Campbell, T Beer, D Batten; Life cycle assessment of biodiesel production from microalgae in ponds; Bioresour Technol., 102 (2011), pp 50–56 2.39 B.J Gallagher; The economics of producing biodiesel from algae; Renew Energy, 36 (2011), pp 158–162 2.40 D.H Lee; Algal biodiesel economy and competition among bio-fuels; Bioresour Technol., 102 (2011), pp 43–49 2.41 B.-H Um, Y.-S Kim; Review: a chance for Korea to advance algal-biodiesel technology; J Ind Eng Chem., 15 (2009), pp 1–7 2.42 K.-I Yoshihara, H Nagase, K Eguchi, K Hirata, K Miyamoto; Biological elimination of nitric oxide and carbon dioxide from flue gas by marine microalga NOA-113 cultivated in a long tubular photobioreactor; J Ferment Bioeng., 82 (1996), pp 351–354 2.43 J Yang, M Xu, X Zhang, Q Hu, M Sommerfeld, Y Chen; Life-cycle analysis on biodiesel production from microalgae: water footprint and nutrients balance; Bioresour Technol., 102 (2011), pp 159–165 2.44 Everest A, Tajalli R, Ipsita Roy (2010), Production of polyhydroxyalkanoates: The future green materials of choice, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 85 (6), pp 732-743 2.45 Keshavarz, T., Roy, I (2010), Polyhydroxyalkanoates: bioplastics with a green agenda, Current Opinion in Microbiology,13 (3), pp 321-326 2.46 Lee SY.(1996), “Bacterial Poly-3-hydroxylkanoates”, Biotechnol Bioeng, 49, pp 1-14 91 2.47 Misra S.K., Valappil, Roy and Boccaccini (2006), “Polyhydroxyalkanoate (PHA)/inorganic phase composites for tissue engineering applications”, Biomacromolecules, pp 2250–2258 2.48 52 Oever Martien V.D (2010), European Bioplastic Perspective, Bio Based Chemical Symposium, Edmonton, Canada 2.49 Wu Q, Wang Y and Chen G.Q (2009), “Medical application of microbial biopolyesters polyhydroxyalkanoates”, Artif Cells Blood Substit Biotechnol, 37, pp 1–12 92 Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường Chuyên đề tốt nghiệp khoa học môi trường MỤC LỤC [...]... CHƯƠNG 2: VI TẢO TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1 Vi tảo 1.1 Khái niệm: Là những vi sinh vật nhỏ bé không thể nhìn thấy hoặc khó nhìn thấy Vi tảo (Microalgae) là tất cả các tảo( Algae) có kích thước hiển vi Muốn quan sát chúng phải sử dụng tới kính hiển vi Trong số khoảng 50.000 loài tảo trên thế giới thì vi tảo chiếm đến khoảng 2/3 Bảng 2 2 So sánh một số tính chất của nhóm vi sinh vật: T/chất VK Nấm Tảo ĐV ĐBào... khác) Trong số khoảng 50.000 loài tảo trên thế giới thì vi tảo chiếm đến 2/3 Nhiều loài tảo, như vi tảo còn được xếp vào nhóm VSV, tảo lam được xếp vào nhóm vi khuẩn lam Tảo phát triển làm nước có màu sắc, thực chất là màu sắc của tảo (tảo lam Anabaena cylindrica làm cho nước có màu xanh lam, Oscilatoria rubecens làm cho nước ngả màu hồng, các loài khuê tảo Melorisa, Navicula làm cho nước có màu vàng... chính của tảo và thực vật thủy sinh là khử nguồn amonium hoặc nitrat, cùng nguồn photphat có trong nước Vi c làm giảm các chất hữu cơ ô nhiễm trong nước chủ yếu là nhờ một số loại vi khuẩn, tảo và thực vật khác chỉ sinh oxy và có rễ để vi khuẩn bám vào, cùng tán lá che chắn làm giảm tác động của ánh sáng mặt trời giúp vi khuẩn khỏi chết và tạo điều kiện cho chúng hoạt động tốt hơn Các loài vi tảo có thể... khối vi tảo từ nước thải dệt nhuộm là một giải pháp khả thi cho các tác động môi trường được tạo ra bởi vi c xả nước thải vào nguồn nước.Nghiên cứu này đề cập đến sự thích nghi của các loài vi tảo C.vulgaris trong nước thải dệt nhuộm (WE) và các nghiên cứu về sự pha loãng tốt nhất của WE để sản xuất sinh khối tối đa và cho vi c loại bỏ màu sắc và nhu cầu oxy hóa học (COD) bởi loại vi tảo này Vi c nuôi... đơn bội Tảo silic và các pha bào tử thể ở Tảo nâu, Tảo lục và một số Tảo đỏ có nhân lưỡng bội Nhân có màng kếp bao bọc, trong nhân có ADN 1.5 Nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm bằng vi tảo Tảo là thực vật bậc thấp, sống theo kiểu quang tự dưỡng, dị dưỡng hoặc tạp dưỡng Có loại tảo có cấu trúc đơn bào, có loại mọc nhánh dài Chúng là thực vật phù du, có thể trôi nổi ở trong nước hay móc vào các giá... Foraminiferans, và Radiolarians -Giới Chromista: gồm 10 ngành Nguyên sinh, trong đó có Tảo nâu (Phaeophyta) và Tảo silic (Diatoms ) -Giới Fungi (Nấm): Bao gồm nấm và 1 ngành Nguyên sinh sống hoại sinh là ngành Chytridiomycota -Giới Plantae (Thực vật): bao gồm Thực vật và 5 ngành Nguyên sinh (nhiều Tảo lục nhưVolvox, Ulva, Spirogyra và Tảo đỏ (Rhodophyta) -Giới Animalia (Động vật) Vi tảo thường thu c về 2 bộ... đó, kỹ thu t sinh học được xem là rẻ hơn và dễ dàng hơn để hoạt động đã trở thành tâm điểm trong các nghiên cứu gần đây của thoái hóa và sự khử màu của thu c nhuộm Vi tảo loại bỏ thu c nhuộm bởi sự hút bám sinh học, phân hủy sinh học và chuyển hóa sinh học Vi tảo phân hủy thu c nhuộm từ nguồn nitơ, bằng cách loại bỏ nitơ, phốt pho và carbon từ nước, nó có thể giúp làm giảm hiện tượng phú dưỡng trong. .. một trong những yếu tố quan trọng để xác định mối quan hệ của các loại môi trường nuôi cấy trong vi c trồng vi tảo trong dinh dưỡng và loại bỏ hợp chất chất lạ sinh học với sự trợ giúp của tác nhân hấp phụ sinh hóa từ tảo Điều này cũng đồng ý với các nghiên cứu khác sử dụng tảo như Synechocystis và Phormidium để loại bỏ màu từ thu c nhuộm hoạt tính [20] Các chất thải trong vi c phát triển sinh khối tảo. .. Kết luận và kiến nghị: Vi tảo C vulgaris, trồng trên WE cho thấy C max (270.009 tế bào/ml), μmax (0,53 d -1) ở nồng độ nước thải nhỏ hơn thêm vào môi trường trồng trọt (5,0 và 8,5%), trong khi khả năng loại bỏ COD lớn hơn (69,25 và 69,90 %) và khả năng loại bỏ màu lớn nhất (75,68%) đã thu được bằng cách sử dụng nồng độ nước thải trung bình trong môi trường canh tác Do đó vi c trồng C vulgaris trong WE... hơn hoặc phân giải chúng thành những vật chất khác đơn giản và vô hại Những loại tảo và vi khuẩn lam nước ngọt được sử dụng phổ biến trong quá trình xử lý nước thải chủ yếu thu c các chi Chlorella, Spirulina, Scenedessmus…Từ nhiều năm qua đã có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước về vi c ứng dụng các loài tảo trong xử lý nước ô nhiễm Tại Vi t Nam, năm 2010, nghiên cứu tại trường 20 Chuyên đề tốt nghiệp