Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật doc

Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật
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 đã lợi dụng các đặc điểm này của
tảo để:
1. 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.
2. 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.

3. 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:

- Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh
hưởng của quá trình quang hợp
- Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo
- 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".
Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nước thải
bằng tảo
Dưỡng chất: Ammonia là nguồn đạm chính cho tảo
tổng hợp nên protein của tế bào thông qua quá 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
quá 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 mô 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 loài
thủy sinh thực vật này không hiệu quả trong việc làm
sạch các chất thải.

Thủy thực vật sống trôi nổi: rễ của loại thực vật này
không bám vào đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và
lá của nó phát triển trên mặt nước. Nó trôi 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.