3 – NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN: Tỷ Lệ %
1.6 Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớ cô 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 đỡ (loài thực vật 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 tải Melorisa, Navicula làm cho nước có màu
vàng nâu…[13]
Trong nước thải giàu nguồn N và P là điều kiện tốt nhất cho tảo phát triển. Nguồn CO2 có thể do VSV hoạt động thải ra trong nước, phân hủy các chất hữu cơ tạo thành và cung cấp cho tảo hoặc từ không khí.
Cơ sở sinh học của việc sử dụng một số loài tảo để xử lý nước thải là dựa vào đặc tính sinh trưởng tự nhiên của chúng. Tảo sử dụng CO2 hoặc bicacbonat làm nguồn cacbon và nguồn nito, phot pho vô cơ để cấu tạo tế bào dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng mặt trời, đồng thời thải ra khí oxy. Qúa trình quang hợp của tảo được biểu diễn như sau:
CO2 + NH4+ + PO43- Tế bào tảo mới (tăng sinh khối) + O2
Các khí oxy phân tử sinh ra làm giàu thêm hàm lượng oxy hòa tan trong nước, tạo điều kiện thuận lợi giúp vi khuẩn hiếu khí phát triển và thúc đẩy các phản ứng oxy hóa – khử trong quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ xảy ra nhanh hơn.
Vai trò chính của tảo và thực tập thủy sinh là khử nguồn amonium hoặc nitrat, cùng nguồn photphat có trong nước. Việc 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.
Sinh viên: Phan Thị Hoài Cẩm Lớp: 52MT Các loài vi tảo có thể làm thức ăn tự nhiên trong nuôi trồng thủy sản. Một số loài tảo có khả năng phát triển trên một số loại nước thải đóng vai trò quan trọng trong quá trình làm sạch nước thải. Cùng với các VSV khác, vi tảo giữ vai trò như máy lọc sinh học tự nhiên, trực tiếp hấp thu tất cả những sản phẩm thừa, sản phẩm sau cùng của phân hủy hữu cơ và chuyển hóa chúng sang dạng ít độc hại hơn hoặc phân giải chúng thành những vật chất khác đơn giản và vô hại. Những loài tảo và vi khuẩn lam nước ngọt được sử dụng phổ biến trong quá trình xử lý nước thải chủ yếu thuộc các chi Chlorella, Spirulina, Scenedessmus…Từ nhiều năm qua đã có nhiều nghiên cứu quan trọng trong và ngoài nước về việc ứng dụng các loài tảo trong xử lý nước ô nhiễm. Tại Việt Nam, năm 2010, nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh đã chứng minh loài tảo Tetraselmis sp. Có khả năng làm sạch nước thải nuôi tôm sú. Tại Trung Quốc, năm 2009, nghiên cứu của trường Đại học Nanchang cũng đã chứng minh được khả năng xử lý nước thải đô thị rất hiệu quả của loài tảo Chlorella [28]. Năm 2010, các nhà nghiên cứu của Thụy Điển cũng chỉ ra các loài vi tảo có hiệu quả xử lý nito và photpho có trong nước thải rất tốt, hiệu suất xử lý nito đạt 60-80% và photpho đạt từ 60-100% trong các tháng của mùa hè [27].
Mặc dù phương pháp sinh học sử dụng thực vật thủy sinh hay vật liệu sinh học vẫn có khả năng hấp thu kim loại thành công, nhưng hiệu quả khi sử dụng vi tảo là vượt trội hơn so với những nguyên liệu khác. Một số ưu thế đặc biệt khi sử dụng vi tảo so với tất cả các phương pháp khác:
- Nhiều loại vi tảo có khả năng thu nhận kim loại nặng ở mức độ cao, nồng độ kim loại nặng tích lũy bên trong các cấu trúc tế bào của chúng có thể cao gấp hàng nghìn lần nồng độ trong tự nhiên.
- Diện tích bề mặt riêng của sinh khối vi tảo vô cùng lớn làm cho chúng rất hiệu quả trong việc loại trừ và tái thu hồi kim loại nặng trong nước.
- Sự hấp thu sinh học các ion kim loại nhờ tảo tốt hơn so với sự kết tủa hóa học ở dạng thích nghi với sự thay đổi pH và nồng độ kim loại nặng; tốt hơn phương pháp trao đổi ion và thẩm thấu ngược ở khả năng nhạy cảm với sự hiện diện của chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ, và sự hiện diện của các kim loại khác.
Sinh viên: Phan Thị Hoài Cẩm Lớp: 52MT - Có khả năng xử lý với một thể tích lớn nước thải với tốc độ nhanh.
- Có tính chọn lọc cao nên nồng độ kim loại nặng còn lại sau xử lý sinh học có thể chỉ còn thấp hơn 1 ppm trong nhiều trường hợp.
- Hệ thống xử lý sinh học không cần các thiết bị hóa chất đắt tiền, dễ vận hành, phù hợp với các điều kiện hóa lý khác nhau nên giá thành thấp (chỉ bằng khoảng 1/10 giá thành của phương pháp trao đổi ion).
- Trong hoạt động quang hợp của mình vi tảo còn thu nhận một lượng lớn khí CO2, các muối dinh dưỡng, có tác dụng làm giảm hiệu ứng nhà kính, ngăn ngừa và khắc phục tình trạng phì dưỡng (eutrophication) của môi trường nước.
Sinh viên: Phan Thị Hoài Cẩm Lớp: 52MT
CHƢƠNG 2: VAI TRÒ CỦA TẢO SPIRULINA PLATENSIS TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT