3 – NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN: Tỷ Lệ %
3.5 Mô tả thí nghiệm
a)Thí nghiệm tạo môi trường nuôi cấy và giữ giống vi tảo lam Spirulina platensis
thuần chủng thích nghi với điều kiện môi trường phòng thí nghiệm
Nghiên cứu được thực hiện với mô hình sử dụng bể nuôi cấy thể tích nhỏ khoảng 500 ml, thể tích nước nuôi cấy là 200 ml (nước ở đây là nước máy) và hệ thống sục khí liên tục 24/24 xáo trộn liên tục cung cấp oxi cho quá trình hô hấp của tảo và đèn chiếu sáng với cường độ chiếu sáng không cao phục vụ cho quá trình quang hợp giúp tảo dễ dàng tổng hợp cacbon vô cơ thành các vật chất hữu cơ. Đồng thời môi trường SOT nuôi cấy được bổ sung vào với thể tích xấp xỉ 30% thể tích nước nuôi cấy. Nước ngọt được cung cấp thêm hàng ngày để bù lại lượng nước mất đi do quá trình thu mẫu và lượng nước bay hơi. Trong quá trình thí nghiệm thường xuyên quan sát hiện tượng, màu cũng như mùi của nước trong bể nuôi cấy. Quan trọng là việc xác định mật độ quang của nước, vì mật độ tảo có xu hướng tỉ lệ thuận với mật độ quang của môi trường. Mật độ ban đầu được đo ở bước sóng tương ứng với bước sóng cực đại hấp thụ sắc tố chlorophyll quét bằng máy HACH DR5000, khoảng bước sóng cực đại thu được từ 408 – 430 nm. Việc đo OD của tảo Spirulina platensis được thực hiện 1 lần/1 ngày. Bên cạnh đó, tiến hành quan sát hình thái của
tảo thay đổi qua từng ngày dựa trên độ xoắn và kích thước tảo, theo dõi số lượng vi tảo nhằm đánh giá khả năng phát triển của vi tảo lam Spirulina platensis trong môi trường phòng thí nghiệm. Giám sát giá trị pH môi trường nước bằng giấy quỳ đảm bảo pH luôn nằm trong khoảng 8 - 9.5 và nhiệt độ không dưới 250C. Quan sát bề mặt môi trường trong bể nuôi tảo, khi thấy sinh khối tảo Spirulina platensis (vì có
cấu tạo dạng xoắn và di chuyển được) có màu xanh lục đậm và phủ kín bề mặt trên cùng thì tiến hành nhân giống sang bể khác.
Sinh viên: Phan Thị Hoài Cẩm Lớp: 52MT
Hình 3-41: Nuôi cấy và nhân giống tảo trong phòng thí nghiệm kỹ thuật môi trường
(Bể 1)
Do thí nghiệm 1 nuôi cấy và giữ giống tảo Spirulina platensis trong 5 ngày thành công ở lần thí nghiệm đầu tiên nên tảo này đã bước đầu thích nghi với điều kiện môi trường phòng thí nghiệm. Tiếp tục nhân giống và nuôi cấy tảo Spirulina platensis phục vụ cho các thí nghiệm sau với quy trình tương tự.
b)Thí nghiệm nuôi cấy và phát triển sinh khối tảo Spirulina platensis trong môi trường nước thải có hàm lượng chất dinh dưỡng vượt quá tiêu chuẩn cho phép xấp xỉ 5-10 lần.
Đối tượng nghiên cứu thí nghiệm 2 là mẫu nước thải ở cống xả trực tiếp vào sông Tô Lịch. Thí nghiệm tương tự thí nghiệm 1, tuy nhiên sử dụng 2 bể chứa thể tích nước thải sinh hoạt đầu vào đều là 4 lít và thể tích tảo Spirulina platensis cho vào để xử lý nước thải với mật độ tảo ban đầu là 12000 tế bào/mm3 lần lượt là 250 ml và 500ml. Thí nghiệm này sẽ giúp chúng ta tìm được thể tích và mật độ tảo có khả năng cho kết quả xử lý tốt hơn và tốc độ xử lý nhanh hơn. Duy trì chế độ sục khí và ánh sáng liên tục cả ngày lẫn đêm nhằm tối ưu các yếu tố tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi tảo Spirulina platensis cũng như quá trình xử lý nước thải. Đồng thời, sử dụng thiết bị Troll 9500 cảm biến áp suất và nhiệt độ khí quyển giám sát liên tục thông số pH và nhiệt độ môi trường của 2 bể nước thải. Các thông số nước thải bao gồm NH4+
, NO2-, NO3-, PO43-, COD được đo mỗi ngày vào lúc 9h00 – 10h00, mẫu nước thải phải được lọc sạch tảo bằng thiết bị lọc có bình hút chân không rồi mới tiến hành đo đạc. Qúa trình lọc sẽ thu được khối lượng tảo trên giấy lọc thông qua quá trình sấy khô đến khối lượng không đổi. Hơn thế nữa, kết hợp
Sinh viên: Phan Thị Hoài Cẩm Lớp: 52MT quan sát hình thái tảo bằng kính hiển vi và đếm số lượng bằng buồng đếm hồng cầu nhằm mục đích theo dõi mật độ tảo qua từng ngày cùng với sự tăng lên về khối lượng tảo. So sánh kết quả thí nghiệm giữa 2 bể để tìm ra mối liên hệ giữa mật độ tảo ban đầu cho vào và khả năng xử lý nước thải sinh hoạt vượt quá tiêu chuẩn 5 – 10 lần của vi tảo Spirulina platensis.
Hình 3-42: Bể nước thải hàm lượng
dinh dưỡng gấp 5-10 lần cho phép trước xử lý (Bể 2 và 3)
Hình 3-43: Bể nước thải hàm lượng
dinh dưỡng gấp 5-10 lần cho phép sau xử lý (Bể 2 và 3)
c) Thí nghiệm nuôi cấy và phát triển sinh khối tảo Spirulina platensis trong môi trường nước thải có hàm lượng chất dinh dưỡng đậm đặc.
Từ kết quả thí nghiệm 2 cho phép ta xác định mật độ tảo ban đầu thích hợp cho quá trình xử lý nước thải.
Tiếp tục nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của vi tảo lam Spirulina platensis với nước thải có hàm lượng dinh dưỡng đậm đặc (thực tế nước thải có hàm lượng dinh dưỡng đậm đặc thường là nước thải của ngành chăn nuôi, chế biến thực phẩm, từ các hoạt động nông nghiệp hay từ các nhà máy sản xuất phân đạm…được đổ trực tiếp vào cống nước thải sinh hoạt và gây phú dưỡng nghiêm trọng ở các mương dẫn).
Thí nghiệm 3 được tiến hành tương tự thí nghiệm 2, do đối tượng thí nghiệm đây là nước thải có hàm lượng dinh dưỡng đậm đặc nên các thông số nước thải bao gồm NH4+, NO2-, NO3-, PO43- được thiết kế ngay từ đầu là rất cao so với tiêu chuẩn sau
Sinh viên: Phan Thị Hoài Cẩm Lớp: 52MT đó mới bổ sung vi tảo và theo dõi tốc độ xử lý qua từng ngày. Các công việc đo đạc và giám sát, điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng và điều kiện thí nghiệm hoàn toàn giống với thí nghiệm 2. Thí nghiệm 3 giúp chúng ta đánh giá được phần nào tốc độ xử lý của vi tảo Spirulina platensis đối với từng loại nước thải có tính chất khác
nhau về hàm lượng các chất dinh dưỡng.
Hình 3-44: Bể nước thải hàm lượng
dinh dưỡng đậm đặc trước xử lý (bể 4)
Hình 3-45: Bể nước thải hàm lượng
dinh dưỡng đậm đặc sau xử lý (bể 4) d)Thí nghiệm nuôi cấy và phát triển sinh khối tảo Spirulina platensis trong môi trường nước thải sinh hoạt bị nhiễm sắt
Thí nghiệm 4 được thực hiện nhằm nghiên cứu thêm khả năng hấp thụ kim loại nặng của vi tảo lam Spirulina platensis. Sắt là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của các tế bào vi tảo, chất diệp lục không thể tạo thành được nếu không có sắt. Việc khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kim loại lên khả năng hấp thụ của tảo Spirulina platensis sẽ phần nào cho thấy mức độ xử lý kim
loại nặng hiệu quả ra sao.
Các quy trình tương tự thí nghiệm 2 và 3, thiết kế hàm lượng sắt ban đầu trong bể nước thải là 20 mg/l vượt quá tiêu chuẩn cho phép của sắt trong nước thải xấp xỉ 2 lần. Thể tích tảo đầu vào là 500ml với mật độ xấp xỉ 12000 tế bào/mm3 (dựa trên thí nghiệm 2) và thể tích nước thải phân tích là 4 lít.
Sinh viên: Phan Thị Hoài Cẩm Lớp: 52MT
Hình 3-46: Bể nước thải
bị nhiễm sắt trước xử lý (bể 5)
Hình 3-47: Bể nước thải
bị nhiễm sắt sau xử lý (bể 5)