xử lý nước thải bằng tảo potx

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 trư
ờng, 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 đư
ợc 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 đ
ến 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 đ
ổi thành chất
dinh dưỡng trong tế bào tảo. Thường thì người ta chọn thời gian lưu tồn của nước th
ải
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 hư
ởng
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 lư
ợng 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 ng
ăn
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
Thuỷ sinh thực vật sống trơi nổi
trơi nổi
Bèo tai tượng Pistia stratiotes

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 0,4 ha
ao
 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)