CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢ
4.5. xử lý nước thải chế biến thủy sản ứng dụng thực vật thủy sinh:
4.5.1.Xử lý nước thải bằng tảo:
Tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn bào (vài loài có kích thước nhỏ hơn một số vi khuẩn), hoặc đa bào (như các loài rong biển, có chiều dài tới vài mét). Các nhà phân loại thực vật dựa trên các loại sản phẩm mà tảo tổng hợp được và chứa trong tế bào của chúng, các loại sắc tố của tảo để phân loại chúng.Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao, do đó người ta đ lợi dụng cc đặc điểm này của tảo để:
-Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng: Các hoạt động sinh học trong các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp. Hầu hết các loại nước thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc đều có thể được xử lý bằng hệ thống ao tảo.
-Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật:
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.
-Cơ chế của quá trình xử lý nước thải bằng tảo:
Ban đầu các chất hữu cơ ở dạng hợp chất cao phân tử tảo không thể hấp thụ được. Đặc biệt là ở tảo quan hợp có một số nhóm vi sinh cộng sinh ở phần rể của tảo chúng bám trên rể của tảo và tham gia các quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ thành các chất hòa tan , và tảo là nhóm sử dụng chất hòa tan này.
Đặc biệt ở một số loài tảo chúng không có khả năng quan hợp, vì vậy chúng sử dụng trực tiếp các chất hữu cơ có trong nước bằng cách tiết ra các enzyme tương ứng. Đối với nước thải chế biến thủy sản thành phần chủ yếu là protein. Nên tảo có cơ chế tổng hợp enzyme protesea để phân giải các protein thành các axit amin dễ hấp thụ hơn.
Đối với các loài tảo quan hợp thì chúng tổng hợp năng lượng từ năng lương mặt trời và CO2. Vì vậy trong quá trình tổng hợp năng lượng của tảo không quan hợp chúng thải ra CO2 cho tảo quan hợp tổng hợp năng lượng và sử dụng các chất hòa tan trong nước do vi inh vật trong nước phân giải.
Tảo trong quá trình quan hợp chúng thải ra O2 và oxi này được cung cấp cho tảo không quan hợp và vi sinh vật bám trên rể của tảo.
• Phương trình minh họa:
o Tảo khôngquang hợp:
( Hơp chất hòa tan do visinh vật phân giải) + enzyme→ ATP + sinh khối tảo + CO2 + H2O
o Tảo quan hợp:
CO2+ H2O ATP + sinh khối tảo + O2
Hợp chất hòa tan + enzyme(tảo tổng hợp) → xây dựng tế bào + tăng sinh khối .
Vì vậy trong nước lúc nào củng tồn tại ba nhóm sinh vật chính là tảo quan hợp, tảo không quan hợp, vi sinh bám trên rể của tảo. Do đó trong xử lý nước thải chúng ta phải đặt biệt quan tâm đến quá trình cộng sinh này.
-Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu
Bảng 4.10. Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu:
Loại Tên thông thường Tn khoa học Thuỷ sinh thực vật
sống chìm
Hydrilla Hydrilla verticillata Water milfoil Myriophyllum spicatum Blyxa Blyxa aubertii
Thuỷ sinh thực vật sống trôi nổi
Lục bình Eichhornia Bo tấm Wolfia arrhiga Bèo tai tượng Pistia stratiotes Salvinia Salvinia spp Thuỷ sinh thực vật
sống nổi
Cattails Typha spp Bulrush Scirpus spp
Sậy Phragmites communis Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 -Nhiệm vụ của thuỷ sinh thực vật trong các hệ thống xử lý
Bảng 4.11. Nhiệm vụ của thuỷ sinh thực vật trong các hệ thống xử lý
Phần cơ thể Nhiệm vụ
Rễ và thân Làm giá bám cho vi khuẩn phát triển
Lọc và hấp thu chất rắn Thân hoặc lá ở mặt nước hoặc phía trên
mặt nước
Hấp thu ánh mặt trời do đó ngăn cản sự phát triển của tảo
làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý
Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển
Chuyển oxy từ lá xuống rể Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Bảng 4.12. Một số giá trị tham khảo để thiết kế ao Lục Bình để xử lý nước thải
Thơng số Số liệu thiết kế Chất lượng nước thải
sau xử lý
Nước thải thô
Thời gian lưu
tồn nước > 50 ngày BOD5 < 30mg/L Lưu lượng nạp
nước thải 200 m3/(ha.ngày) TSS < 30 mg/L Độ sâu tối đa < 1,5 m
Diện tích một
đơn vị ao 0,4 ha Lưu lượng nạp
chất hữu cơ < 30kg BOD5/(ha.ngày) Tỉ lệ di : rộng
của ao > 3 : 1
Nước thải qua xử lý cấp I
Thời gian lưu
tồn nước > 6 ngày BOD5 < 10mg/L Lưu lượng nạp
nước thải 800 m3/(ha.ngày) TSS < 10 mg/L Độ sâu tối đa 0,91 m TP < 5 mg/L Diện tích một
đơn vị ao 0,4 ha TN < 5 mg/L Lưu lượng nạp
chất hữu cơ < 50kg BOD5/(ha.ngày) Tỉ lệ : rộng
của ao > 3 : 1
Kết luận:
phương pháp này tuy hiệu quả xử lý cao nhưng có một số nhược điểm như sau:
Thời gian xử lý khá dàỳ, tốn nhiều diện tích, các chất hữu cơ có mạch dài hoặc mạch vòng khó xử lý, rất dể mẩn cảm với hàm lượng chất hữu cơ cao