XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG THỦY SINH THỰC VẬT potx

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG THỦY SINH THỰC VẬT
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.


Một số loài tảo tiêu biểu

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 đã lợi dụng các
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.
 Tiêu diệt các mầm bệnh. Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách
nuôi tảo các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố
sau đây:
1. Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hưởng của quá trình
quang hợp

2. Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo
3. Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV)
Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải và sản xuất và
thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải. Tuy nhiên tảo
rất khó thu hoạch (do kích thước rất nhỏ), đa số có thành tế bào dày
do đó các động vật rất khó tiêu hóa, thường bị nhiễm bẩn bởi kim
loại nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong nước thải.
Các phản ứng diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt động cộng sinh
giữa tảo và vi khuẩn".



Sơ đồ của một ao nuôi tảo thâm canh

Các yếu tố cần thiết cho q trình xử lý nước thải bằng tảo
Dưỡng chất: Ammonia là nguồn đạm chính cho tảo tổng hợp nên
protein của tế bào thơng qua q trình quang hợp. Phospho,
Magnesium và Potassium cũng là các dưỡng chất ảnh hưởng đến
sự phát triển của tảo. Tỉ lệ P, Mg và K trong các tế bào tảo là 1,5 : 1 :
0,5.

Độ sâu của ao tảo: độ sâu của ao tảo được lựa chọn trên cơ sở tối
ưu hóa khả năng của nguồn sáng trong q trình tổng hợp của tảo.
Theo các cơ sở lý thuyết thì độ sâu tối đa của ao tảo khoảng 4,5  5
inches (12,5cm). Nhưng những thí nghiệm trên mơ hình cho thấy độ
sâu tối ưu nằm trong khoảng 8  10 inches (20  25cm). Tuy nhiên
trong thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo nên lớn hơn 20cm (và nằm
trong khoảng 40  50 cm) để tạo thời gian lưu tồn chất thải trong ao
tảo thích hợp và trừ hao thể tích mất đi do cặn lắng.

Thời gian lưu tồn của nước thải trong ao (HRT): thời gian lưu tồn của
nước thải tối ưu là thời gian cần thiết để các chất dinh dưỡng trong
nước thải chuyển đổi thành chất dinh dưỡng trong tế bào tảo.
Thường thì người ta chọn thời gian lưu tồn của nước thải trong các
ao lớn hơn 1,8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày.

Lượng BOD nạp cho ao tảo: lượng BOD nạp cho ao tảo ảnh hưởng
đến năng suất tảo vì nếu lượng BOD nạp quá cao môi trường trong
ao tảo sẽ trở nên yếm khí ảnh hưởng đến quá trình cộng sinh của
tảo và vi khuẩn. Một số thí nghiệm ở Thái Lan cho thấy trong điều
kiện nhiệt đới độ sâu của ao tảo là 0,35 m, HRT là 1,5 ngày và lượng
BOD nạp là 336 kg/(ha/ngày) là tối ưu cho các ao tảo và năng suất
tảo đạt được là 390 kg /(ha/ngày).

Khuấy trộn và hoàn lưu: quá trình khuấy trộn trong các ao tảo rất cần
thiết nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng xuống đáy và tạo
điều kiện cho các dinh dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình
quang hợp. Trong các ao tảo lớn khuấy trộn còn ngăn được quá
trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và yếm khí ở đáy ao tảo.
Nhưng việc khuấy trộn cũng tạo nên bất lợi vì nó làm cho các cặn
lắng nổi lên và ngăn cản quá trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo.
Moraine và các cộng sự viên (1979) cho rằng tốc độ dòng chảy trong
ao tảo chỉ nên ở khoảng 5 cm/s. Hoàn lưu giúp cho ao tảo giữ lại
được các tế bào vi khuẩn và tảo còn hoạt động; giúp cho quá trình
thông thoáng khí, thúc đẩy nhanh các phản ứng trong ao tảo.

Thu hoạch tảo: tảo có thể được thu hoạch bằng lưới hoặc giấy lược,
thu hoạch bằng cách tạo bông cặn hoặc tách nổi, thu hoạch sinh học
bằng các loài cá ăn thực vật và động vật không xương sống ăn tảo.

Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật có kích thước lớn
Thủy sinh thực vật là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường
nước, nó có thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát
triển nhanh và phân bố rộng của chúng. Tuy nhiên lợi dụng chúng để
xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho người, gia súc có
thể làm giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng mà còn thu thêm
được lợi nhuận.

Các loại thủy sinh thực vật chính
Thủy thực vật sống chìm: loại thủy thực vật này phát triển dưới mặt
nước và chỉ phát triển được ở các nguồn nước có đủ ánh sáng.
Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước,
ngăn cản sự khuyếch tán của ánh sáng vào nước. Do đó các lồi
thủy sinh thực vật này khơng hiệu quả trong việc làm sạch các chất
thải.

Thủy thực vật sống trơi nổi: rễ của loại thực vật này khơng bám vào
đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và lá của nó phát triển trên mặt
nước. Nó trơi nổi trên mặt nước theo gió và dòng nước. Rễ của
chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải.

Thủy thực vật sống nổi: loại thủy thực vật này có rễ bám vào đất
nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước. Loại này thường sống ở
những nơi có chế độ thủy triều ổn định.

Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu
Loại Tên thơng thường Tên khoa học
Hydrilla Hydrilla verticillata
Water milfoil Myriophyllum spicatum

Thuỷ sinh thực vật sống chìm
Blyxa Blyxa aubertii
Lục bình Eichhornia crassipes
Bèo tấm Wolfia arrhiga
Bèo tai tượng Pistia stratiotes
Thuỷ sinh thực vật sống trơi nổi
trơi nổi
Salvinia Salvinia spp
Cattails Typha spp
Bulrush Scirpus spp
Thuỷ sinh thực vật sống nổi
Sậy Phragmites communis

Nhiệm vụ của thuỷ sinh thực vật trong các hệ thống xử lý
Phần cơ thể Nhiệm vụ
Là giá bám cho vi khuẩn phát triển Rễ và/hoặc thân

Lọc và hấp thu chất rắn
ắnHáp thu ánh mặt trời do đóẳngn 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
Thân và /hoặc lá ở mặt
nước hoặc phía trên
mặt nước
Chuyển oxy từ lá xuống rể



Một số thuỷ sinh thực vật tiêu biểu
Một số giá trị tham khảo để thiết kế ao Lục Bình để xử lý nước

thải
Thông số Số liệu thiết kế Chất lượng nước thải sau xử lý
Nước thải thô
 Thời gian lưu tồn nước
> 50 ngày BOD
5
< 30mg/L
 Lưu lượng nạp nước
thải
200 m
3
/(ha.day) 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 BOD
5
/(ha.day)

 Tỉ lệ dài : rộng của ao
> 3 : 1

Nước thải qua xử lý cấp I
 Thời gian lưu tồn nước
> 6 ngày BOD

5
< 10mg/L
 Lưu lượng nạp nước
thải
800 m
3
/(ha.day) 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 BOD
5
/(ha.day)

 Tỉ lệ dài : rộng của ao
> 3 : 1

O'Brien (1981) trích dẫn bởi Chongrak Polprasert (1989)