Nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng tới hiệu quả xử lý NH₄+ và COD bằng tảo Chlorella sp và Scenedesmus sp
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG
TỚI HIỆU QUẢ XỬ LÝ NH4+ VÀ COD
BẰNG TẢO CHLORELLA SP VÀ SCENEDESMUS SP
EFFECT OF LIGHT ON EFFICIENCY TREATING NH4+ AND COD BY CHLORELLA SP AND SCENEDESMUS SP ALGAE
Phạm Thị Thanh Yên*, Phạm Thị Mai Hương, Đỗ Thị Cẩm Vân
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
TÓM TẮT
Tảo Chlorella SP và Scenedesmus SP là thực vật bậc thấp, có khả năng tạo
Tảo là thực vật bậc thấp, tế bào chứa diệp lục, sống chủ
yếu trong nước, phát triển nhanh, phần lớn sinh sản vô
tính. Trong những điều kiện tăng trưởng thích hợp, một số
loài tảo có khả năng sinh sản hữu tính và sinh sản sinh
dưỡng. Tùy thuộc vào môi trường và điều kiện ánh sáng
trong quá trình phát triển mà thành phần hoá học của tảo
sẽ khác nhau. Nếu trong môi trường thiếu đạm, hàm lượng
protein của Chlorella giảm xuống rõ rệt trong khi đó lượng
carbonhydrat và acid béo lại tăng lên. Trong điều kiện dị
sinh khối và tốc độ tăng trưởng lớn. Trong điều kiện đầy đủ ánh sáng, nitơ là
nguyên tố đa lượng quan trọng và cần thiết để tạo nên cơ thể sống (gồm các axit
amin và protein) của tảo. Nhưng trong điều kiện dị dưỡng tảo vẫn có thể sử dụng
các hợp chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng. Kết quả nghiên cứu cho thấy tốc độ
phát triển của tảo Chlorella SP và Scenedesmus SP đạt cân bằng từ ngày thứ 12 trở
đi khi chiếu sáng ở cường độ 1200 Lux, 2400 Lux và 3000 Lux, cường độ bức xạ
tăng thì tốc độ phát triển của tảo cũng tăng theo; Nồng độ NH4+ < 200mg/l,
COD < 1000mg/l trong nước ảnh hưởng không đáng kể đến hiệu quả xử lý của
tảo, nhưng cần điều chỉnh nồng độ đầu vào hợp lý để đạt được QCVN về xả thải; dưỡng hàm lượng chất béo trong tảo C. protothecoides cao
Hiệu suất xử lý NH4+ và COD với tỷ lệ thời gian sáng/tối 24/0, 16/8, 12/12, 16/8 là gấp bốn lần so với nuôi tự dưỡng ở cùng điều kiện [1], ở
88,9 - 93,7%, 84,5 - 92,1%, 78,5 - 85,2%, 64,8 - 75,9% (NH4+), 35,9 - 43,0%, điều kiện này tảo có thể sử dụng glucose như một nguồn
77,2 - 88,4%, 60,5 - 77,4%, 40,0 - 63,6% (COD) theo thứ tự. Tỷ lệ thời gian
cung cấp carbon, lượng glucose sử dụng phụ thuộc vào
loài tảo, như Chlorella vulgaris là 10g/L, Scenedesdus acutus
là 1g/L [2, 3]. Dựa vào thành phần các chất có trong tảo và
quá trình sinh trường và phát triển của chúng, người ta ứng
dụng làm nguồn bổ sung dinh dưỡng cho người và động
vật; trong y học được sử dụng để tăng cường hệ miễn dịch,
hỗ trợ tim mạch, giảm cholesterol, chống lão hóa, ngừa
ung thư, giúp làm sáng mắt,…; sản xuất mỹ phẩm; làm dầu
sinh học Diesel; xử lý nước thải. Như trong nghiên cứu của
Chisti và cộng sự (2007) đã nuôi sinh khối tảo để sản xuất
dầu sinh học Diesel với năng suất thu được từ Botryococcus
braunii: 25 - 75, Chlorella sp: 28 - 31, Neochloris: 35 - 54,
Nannochloropsis sp: 31 - 68 tính theo % chất khô [4]; Wang
và cộng sự (2010) đã sử dụng tảo Chlorella vulgaris xử lý
nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng COD lần lượt là
3665mg/l, 1864mg/l, 1064mg/l, kết quả sau 14 ngày cho
thấy hàm lượng COD giảm khoảng 70% [5].
sáng/tối thích hợp cho xử lý NH4+ và COD trong nước thải là 16/8.
Từ khóa: Chlorella SP và Scenedesmus SP, ammoni, COD, quang dị dưỡng.
ABSTRACT
Chlorella SP and Scenedesmus SP algae is a low-level plant that is capable of
generating biomass and high growth rates. In well-lit conditions, nitrogen is an
important macronutrients and necessary to create living organisms (including
amino acids and proteins) of algae. But in heterotrophic conditions, algae can still
use organic compounds as a source of nutrition. The results showed that the growth
of algae Chlorella SP and Scenedesmus SP reached the balance from the 12th day at
light intensity: 1200 Lux, 2400 Lux and 3000 Lux, the intensity of radiation
increases, so does the rate of algae growth; The concentrations of NH4+ - N <
200mg/l, COD < 1000mg/l does not significantly affect the treatment efficiency of
algae, but it is necessary to adjust the input concentration to achieve QCVN; The
removal rates of NH4+-N and COD with the ratio of light/dark were 24/0, 16/8,
12/12, 16/8: 88.9 - 93.7%, 84.5 - 92.1%, 78 , 5 - 85.2%, 64.8 - 75.9% (NH4+), 35.9 -
43.0%, 77.2 - 88.4%, 60.5 - 77.4%, 40.0 - 63.6% (COD) respectively. The
appropriate light/dark ratio for removal NH4+ and COD in wastewater is 16/8.
Tảo Scenedesmus SP và Chlorella SP là hai loại rất phổ biến
trong môi trường nước ngọt và nước thải, chúng là những
loại đơn bào thuộc ngành tảo lục, sinh sản vô tính, tăng
trưởng sinh khối mạnh, chịu ảnh hưởng mạnh bởi môi
trường [6]. Môi trường thay đổi (nhiệt độ, ánh sáng, thành
phần các chất hóa học,...) sẽ ảnh hưởng đến hình dạng, kích
thước và chất lượng của tế bào tảo. Tảo Scenedesmus có khả
năng chịu được nhiệt độ cao (khoảng 40⁰C), pH từ 5 - 10, tuy
nhiên tốc độ tăng trưởng tối ưu là 30 - 35⁰C, pH từ 7,5 - 8.
Keywords: Chlorella SP and Scenedesmus SP, ammoni, COD, heterotrophic.
Khoa Công nghệ Hóa, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
*Email: ptyendhcnhn@gmail.com
Ngày nhận bài: 08/01/2020
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 15/6/2020
Ngày chấp nhận đăng: 25/4/2021
122
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY
Chu kỳ sinh trưởng và phát triển của Scenedesmus kéo dài trung bình 1500 ± 160 Lux với chu kỳ sáng/tối là 16 giờ/8
khoảng 9 ngày, ngày thứ 4 - 5 đạt mật độ cao nhất. Khả năng giờ và tốc độ lắc là 150 vòng/phút trong thời gian khoảng 7
tự lắng của chúng là 10-6m/s, vì vậy để thu hoạc tảo cần phải ngày để đạt OD = 0,4.
ly tâm hoặc thêm hóa chất tác động và lọc. Tảo Chlorella có
Nhân giống cấp 2: 10mL tảo Chlorella SP và 10ml
Scenedesmus SP lấy từ bình nhân giống cấp 1cho vào bình
tam giác 250mL chứa 200mL môi trường BG-11 tiệt trùng,
thể phát triển ở nhiệt độ từ 10oC đến 35oC, cường độ bức xạ
từ 30 - 550µmolm-2s-1 [7]. Vòng đời của chúng chia làm 4 giai
đoạn là tăng trưởng, bắt đầu chín, chín mùi, phân cắt. Hai
sau đó tiến hành nuôi cấy như nhân giống cấp 1 cho tới khi
loài tảo này được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm, nhiên
OD > 0,3. Số tảo này sẽ được sử dụng cho các thí nghiệm
liệu sinh học, mỹ phẩm, phân bón, y học và đặc biệt là trong
khảo sát tiếp theo.
xử lý nước thải. Do trong nước thải có chứa carbon hữu cơ,
2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng tới sự phát
nitơ, phốt pho và các hợp chất khác, đây là những nguồn
triển của tảo Chlorella SP và Scenedesmus SP
dinh dưỡng thích hợp cho sự phát triển của tảo. Trong
Lấy 100ml tảo nhân giống cấp 2 cho vào các bình thuỷ
tinh 3 lít, thêm 2,5 lít môi trường BG -11, sục khí liên tục,
duy trì nhiệt độ môi trường 25 - 28°C, thay đổi cường độ
chiếu sáng ở các bình là 1200 Lux; 2400 Lux và 3000 Lux.
Mỗi thí nghiệm lặp lại 02 lần. Tảo được bổ sung một lần
duy nhất vào ngày đầu của thí nghiệm. Trong quá trình
nuôi tảo, nước cất được bổ sung thêm khi lượng nước
trong bình mất đi do bốc hơi. Mẫu được lấy đi đo giá trị OD
tại ngày đầu tiên, 2, 4,6, 8, 10,12, 14. Tốc độ tăng trưởng của
tảo tính theo công thức:
nghiên cứu của Trần Chấn Bắc và cộng sự (2015) cho thấy
tảo Chlorella phát triển tốt và loại bỏ được các chất dinh
dưỡng trong nước thải nuôi cá tra với hiệu suất hấp thu
N - NO3- là 95,27% (Nồng độ ban đầu của N - NO3- = 22,4mg/l),
N – NH4+ là 34,48% (N – NH4+ ban đầu là 5,2 mg/l) và PO43- là
88,66% (ban đầu PO43- = 4,25mg/l) sau 3 ngày nuôi [8]. Võ Thị
Kiều Thanh và cộng sự (2012) đã sử dụng tảo Chlorella sp xử
lý nước thải chăn nuôi lợn, kết quả cho thấy hiệu suất loại bỏ
COD: 65,8 - 88,2%, tổng nito: 7,4 - 90,18%, tổng photpho:
47,7 - 56,15% [9]. Liang Wang và cộng sự (2010) đã sử dụng
tảo Chlorella SP để sử lý nước thải đô thị, kết quả cho thấy
hiệu quả lại bỏ 74,7 - 82,4% đối với NH4+ - N và 50,9 - 83,0%
đối với COD [10]. Vì vậy nghiên cứu tiến hành khảo sát hiệu
quả loại bỏ NH4+ và COD của hỗn hợp tảo Chlorella SP và
Scenedesmus SP.
(ꢂꢃꢄ − ꢂꢃꢅ)
ꢀꢁ =
x100 (%)
ꢂꢃꢅ
Trong đó:
GR - Tốc độ tăng trưởng của tảo (%)
ODo - Mật độ quang đo được ở ngày đầu tiên (ABS)
ODt - Mật độ quang đo được ở ngày thứ t (ABS)
2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng tới việc loại
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Hoá chất và dụng cụ
Tảo Chlorella SP và Scenedesmus SP được cung cấp bởi
Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam.
+
bỏ NH4 bằng Chlorella SP và Scenedesmus SP
Lấy 100ml tảo nhân giống cấp 2 cho vào các bình thuỷ
tinh 3 lít, thêm 2,5 lít môi trường BG -11, cho lần lượt nồng
độ amoni (dung dịch NH4Cl) 25mg-N/l; 50mg-N/l;
100mg-N/l và 200 mg-N/l vào các bình, sục khí liên tục, duy
trì nhiệt độ môi trường 25 - 28°C, cường độ chiếu sáng
2400 ± 150 Lux, thay đổi khoảng thời gian chiếu sáng theo
tỷ lệ sáng/tối 24/0; 16/8; 12/12 và 8/16. Mỗi thí nghiệm lặp
lại 02 lần. Tảo được bổ sung một lần duy nhất vào ngày đầu
của thí nghiệm. Trong quá trình nuôi tảo, nước cất được bổ
sung thêm khi lượng nước trong bình mất đi do bốc hơi.
Hoá chất sử dụng gồm: Môi trường nuôi cấy BG - 11
(NaNO3 - 1,5g/L; K2HPO4 - 0,04g/L; MgSO4.7H2O - 0,075g/L;
CaCl2.2H2O - 0,036g/L; Citric acid - 0,006g/L; Ferric
ammonium citrate - 0,006g/L; EDTA (Ethylene diamine
tetraacetic acid) - 0,001g/L; Na2CO3 - 0,02g/L; dung dịch vi
lượng A5 - 1mL/L (dung dịch A5 gồm: H3BO3 - 2,86g/L;
MnCl2.4H2O - 1,81g/L; ZnSO4.7H2O - 0,222g/L;
Na2MoO4.2H2O - 0,39g/L; CuSO4.5H2O - 0,079 g/L;
Co(NO3)2.6H2O - 0,0494g/L); NH4Cl; glucose.
+
Mẫu được lấy đi đo giá trị NH4 tại ngày đầu tiên, 4, 8, 12.
Dụng cụ gồm: Đèn led, máy lắc (JS RESEARCH JSOS-
500), máy đo quang (Genesys 10S UV-VIS), máy sục khí
(Boss 9500 - 2012) , máy đo cường độ ánh sáng (EMIN
Extech EA30), máy đo pH (METTLER TOLEDO S220), máy cất
đạm tự động (VELP UDK 159), máy phá mẫu COD (VELP
ECO8), cân phân tích 3 số (Sartorius M313 - 1S), máy khử
trung (TOMY ES 315).
2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng tới việc loại
bỏ COD bằng Chlorella SP và Scenedesmus SP
Lấy 100ml tảo nhân giống cấp 2 cho vào các bình thuỷ
tinh 3 lít, thêm 2,5 lít môi trường BG -11, cho lần lượt chất
hữu cơ (dung dịch glucose) với nồng độ COD 150mg/l,
500mg/l và 1000mg/l vào các bình, sục khí liên tục, duy trì
nhiệt độ môi trường 25 - 28°C, cường độ chiếu sáng 2400 ±
150 Lux và thay đổi khoảng thời gian chiếu sáng theo tỷ lệ
sáng/tối 24/0; 16/8; 12/12 và 8/16. Mỗi thí nghiệm lặp lại 02
lần. Tảo được bổ sung một lần duy nhất vào ngày đầu của
thí nghiệm. Trong quá trình nuôi tảo, nước cất được bổ
sung thêm khi lượng nước trong bình mất đi do bốc hơi.
Mẫu được lấy đi đo giá trị COD tại ngày đầu tiên, 4, 8, 12.
2.2. Tiến hành thí nghiệm
2.2.1. Nuôi cấy, tạo sinh khối tảo
Nhân giống cấp 1: Tảo giống Chlorella SP và
Scenedesmus SP cho vào 2 bình tam giác 100mL khác nhau
chứa 50mL môi trường BG-11 đã tiệt trùng, sau đó được
nuôi cấy ở nhiệt độ 25 - 28oC, cường độ ánh sáng nhân tạo
123
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 2 (Apr 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
là gần tương tự như nhau, vì vậy trong nghiên cứu này lựa
chọn cường độ bức xạ là 2400 ± 150 Lux để khảo sát các
điều kiện tiếp theo.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của ánh sáng tới sự phát triển của tảo
Cường độ ánh sáng là một yếu tố quan trọng để chuyển
đổi năng lượng ánh sáng thành sinh khối tảo. Trong điều
kiện ánh sáng bão hòa tảo sẽ tích lũy carbohydrate và
triacyglycerals làm tăng hàm lượng sinh khối [11]. Vì vậy
nghiên cứu đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của cường độ
ánh sáng tới tốc độ phát triển của tảo. Kết quả khảo sát cho
thấy tốc độ phát triển của tảo ở cả ba cường độ bức xạ tăng
dần theo thời gian, ở cường độ bức xạ 1200 Lux tảo phát
triển mạnh nhất là ở ngày thứ 4 đạt giá trị 0,156/ngày sau
đó giảm dần, còn ở cường độ bức xạ 2400 Lux và 3000 Lux
tảo phát triển mạnh nhất ở ngày thứ 6 sau đó cũng giảm
dần. So sánh với kết quả nghiên cứu của Võ Thị Kiều Thanh
và cộng sự (2012) [9] trên nước thải chăn nuôi lợn thì tốc độ
phát triển của tảo trên môi trường BG-11 thì tốt hơn (từ
0,09 - 0,133/ngày), như so với kết quả nghiên cứu của Liang
Wang và cộng sự (2010) [10] trên nước thải đô thị tốc độ
tăng trưởng tảo thấp hơn (từ 0,343 đến 0,948/ngày). Sự
khác biệt này có thể là do môi trường nuôi cấy tảo khác
nhau, điều kiện tiến hành ánh sáng và khí hậu ở các vùng
cũng là yếu tố ảnh hưởng.
3.2. Ảnh hưởng của ánh sáng tới hiệu quả xử lý amoni
Amoni là một trong những yếu tố rất khó loại bỏ trong
nước bằng các biện pháp xử lý thông thường, nhưng nó lại
là nguồn dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi tảo.
Điều này đã được khẳng định trong nghiên cứu của Bloom,
A và cộng sự, kết quả cho thấy tảo Chlorella sp có thể sử
dụng amoni và nitrat làm nguồn nitơ sơ cấp cho sự phát
triển của chúng [0]. Vì vậy, nghiên cứu tiến hành khảo sát
+
hiệu quả xử lý NH4 bởi hỗn hợp tảo Chlorella SP và
Scenedesmus SP ở điều kiện chiếu sáng khác nhau. Kết quả
thể hiện trên bảng 1 cho thấy tảo đã hấp thụ một lượng lớn
+
NH4 và chuyển hoá chúng thành sinh khối, hiệu suất xử lý
+
NH4 bằng hỗn hợp tảo Chlorella SP và Scenedesmus SP sau
12 ngày nuôi cấy ở nồng ban đầu 25mg-N/l, 50mg-N/l,
100mg-N/l, 200mg-N/l lần lượt là 64,8 - 88,9%; 73,9 - 93,7%;
75,9 - 93,3%; 69,2 - 91,4%. Nghiên cứu cho thấy khi nồng độ
+
NH4 trong nước 200mg/l sự phát triển của tảo vẫn không
+
ảnh hưởng, ở nồng độ này tảo vẫn có thể loại bỏ NH4 đến
nồng độ 17,11mg/l, so sáng với QCVN 40:2011/BTNMT Quy
chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp cột B thì
+
chưa đạt chuẩn về xả thải, vì vậy nên giảm nồng NH4 đầu
vào của hệ thống xử lý nhỏ hơn 200mg/l. Trong nghiên cứu
của Liang Wang và cộng sự (2010) [10] đã sử dụng tảo
Chlorella SP để xử lý nước thải đô thị đạt hiệu suất loại bỏ
+
NH4 là 74,7 - 82,4%, vậy có thể thấy kết quả này đạt hiệu
suất xử lý thấp hơn so với nghiên cứu. Điều này có thể do
+
trong môi trường nước thải ngoài NH4 còn có các chất
-
-
khác trong đó có cả nito hữu cơ, NO2 , NO3 , các chất này
+
ảnh hưởng tới khả năng sử dụng NH4 của tảo. Kết quả
bảng 1 cũng cho thấy thời gian chiếu sáng ảnh hưởng tới
+
hiệu quả xử lý NH4 , khi tảo chiếu sáng 24h/ngày cho hiệu
Hình 1. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng tới tốc độ phát triển của tảo
+
quả lại bỏ NH4 là cao nhất và thời gian chiếu sáng giảm thì
Đánh giá sự phát triển của tảo theo % khối lượng thể
hiện ở hình 1 cho thấy sau 14 ngày nuôi cấy tốc độ tăng
trưởng của tảo ở cường độ bức xạ từ 1200 Lux, 2400 Lux,
3000 Lux liên tục tăng lên, tăng cao nhất là ở cường độ bức
xạ 3000 Lux sau 14 ngày nuôi cấy và đạt giá trị là 271,07%.
Hai ngày đầu tảo phát triển với tốc độ chậm ở cả ba cường
độ ánh sáng, điều này phù hợp với nghiên cứu của Weena
Choochote và cộng sự (2012) [12], đó có thể là do tảo đang
thích nghi được với môi trường. Bắt đầu từ ngày thứ 2 đến
ngày thứ 12 tảo phát triển với tốc độ mạnh, sau đó đi gần
như ngang bằng ở các ngày tiếp theo. Nhìn vào đồ thị cũng
cho thấy trong 8 ngày đầu tốc độ phát tiển của tảo ở cường
độ bức xạ là 1200 Lux mạnh nhất, nhưng từ ngày thứ 8 trở
đi tốc độ phát triển chậm hơn so với ở cường độ bức xạ
2400 và 3000 Lux. So sánh với nghiên cứu của Liang Wang
và cộng sự (2010) cho thấy quá trình phát triển của tảo
tương tự, nghĩa là sau một khoảng thời gian sự phát triển
của tảo sẽ đạt cân bằng, nhưng thời gian đạt cân bằng
trong nghiên cứu là chậm hơn (mất gần 12 ngày) còn trong
nghiên của Liang Wang và cộng sự là từ ngày thứ 4 [10].
Tốc độ phát triển của ở cường độ bức xạ 2400 và 3000 Lux
hiệu quả xử lý cũng giảm theo.
3.3. Ảnh hưởng của ánh sáng tới hiệu quả xử lý COD
Tảo Chlorella SP và Scenedesmus SP là những vi tảo tự
dưỡng, chúng có thể thực hiện quá trình quang hợp để
duy trì sự sinh trưởng và phát triển, nhưng chúng cũng có
thể chuyển từ chế độ quang dưỡng sang chế độ dị dưỡng
dựa trên sự có sẵn các chất dinh dưỡng [13]. Vì vậy nghiên
cứu đã tiến hành đánh giá ảnh hưởng của thời gian chiếu
sáng tới hiệu quả xử lý COD trong nước. Kết quả sau 12
ngày nuôi cấy cho thấy tuỳ thuộc vào nồng độ COD ban
đầu, thời gian chiếu sáng mà hiệu suất xử lý COD là khác
nhau, hiệu suất xử lý của COD ở các nồng độ 150mg/l,
500mg/l, 1000mg/l lần lượt là 48,0 - 77,2% (nồng độ COD
xuống thấp nhất là 34,20 mg/l); 43,0 - 88,4% (nồng độ
COD xuống thấp nhất là 58,16mg/l); 36,0 - 74,7% (nồng độ
COD xuống thấp nhất là 253,00mg/l). Điều đó cho thấy
hàm lượng hữu cơ trong nước ở 1000mg/l có ảnh hưởng
tới sự phát triển của tảo nhưng không quá lớn, vì vậy đối
với những nguồn nước thải có hàm lượng COD < 1000 ta
cần loại bỏ các chất màu và các chất rắn lơ lửng ảnh
124
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY
Bảng 1. Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng tới hiệu quả loại bỏ NH4+
Hiệu suất (%)
Thời
gian
(giờ)
NH4+ = 25 mg-N/l
NH4+ = 50 mg-N/l
NH4+ = 100 mg-N/l
NH4+ = 200 mg-N/l
24/0 16/8 12/12 8/16 24/0 16/8 12/12 8/16 24/0 16/8 12/12 8/16 24/0 16/8 12/12 8/16
0
4
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
67,8 64,3
87,5 79,6
88,9 84,5
63,6
75,8
78,5
46,0 61,5 59,9
66,3 80,0 78,0
64,8 93,7 90,0
57,7
71,2
82,5
41,1 76,8 76,9
59,9 89,5 87,6
73,5 93,3 92,1
63,4
76,4
85,2
61,9 67,5 67,9
69,6 87,5 85,7
75,9 91,4 90,3
55,3
71,3
81,5
37,5
53,6
69,2
8
12
Bảng 2. Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng hiệu quả loại bỏ COD
Thời
Hiệu suất (%)
gian
(giờ)
COD = 150 mg/l
COD = 500 mg/l
COD = 1000 mg/l
24/0
0,0
16/8
0,0
12/12
0,0
8/16
0,0
24/0
0,0
16/8
0,0
12/12
0,0
8/16
24/0
0,0
16/8
0,0
12/12
0,0
8/16
0,0
0
4
0,0
30,7
42,0
47,9
31,3
62,0
77,2
26,0
53,3
61,2
33,3
39,3
49,3
26,2
41,4
43,0
39,8
76,4
88,4
35,4
68,2
77,4
34,6
56,4
63,6
25,5
32,9
35,9
25,3
62,9
74,7
21,1
53,7
60,5
22,9
36,1
40,0
8
12
hưởng tới quá trình chiếu sáng sau đó tiến hành xử lý tảo Chlorella SP và Scenedesmus SP cho thấy ở các nồng độ
+
luôn bằng tảo. Tuy nhiên để đảm bảo tiêu chuẩn xả thải ra NH4 và COD khác nhau tảo vẫn có thể phát triển và xử lý
môi trường theo QCVN 40:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ hiệu quả nhưng để đạt được tiêu chuẩn xả thải theo QCVN
+
thuật quốc gia về nước thải công nghiệp cột B thì hàm 40:2011/BTNMT thì cần phải giới hạn hàm lượng NH4 và
lượng COD đầu vào nên nhỏ hơn 1000mg/l. Kết quả này COD đầu vào. Sự thay đổi thời gian chiếu sáng ảnh hưởng
+
+
tương tự như nghiên cứu của Võ Thị Kiều Thanh và cộng mạnh với hiệu quả xử lý của NH4 và COD, đối với NH4 hiệu
sự (2012) khi sử dụng tảo Chlorella sp để xử lý COD trong quả xử lý cao nhất là khi chiếu sáng 100% thời gian, nhưng
nước thải chăn nuôi lợn (với hiệu suất loại bỏ là 88,2% và cao hơn không nhiều so với tỷ lệ thời gian sáng/tối là 16/8.
nồng độ COD sau 9 ngày xử lý còn 37mg/l) [9]; Nghiên Trong xử lý COD thì hiệu quả xử lý cao nhất khi tỷ lệ
cứu của Hee-Jeong Choi và cộng sự (2012) sử dụng tảo sáng/tối là 16/8, còn ở khi chiếu sáng 100% thời gian thì
Chlorella vulgar xử lý COD trong nước ở nồng độ ban đầu hiệu quả xử lý giảm đi rõ rệt. Vì vậy khi áp dụng tảo để xử
270,35mg/l cho hiệu suất loại bỏ là 83,2% [14].
nước thải thì lựa chọn thời gian sáng/tối là 16/8.
Kết quả bảng 2 cho thấy hiệu suất xử lý COD bắt đầu ít
thay đổi từ ngày thứ 8 trở đi nhưng trong của Võ Kiều
thanh và cộng là từ ngày thứ 6 [9], đó có thể là do hai
nghiên cứu tiến hành trong điều kiện thí nghiệm khác nhau
(cường độ ánh sáng, mật độ tảo, môi trường nuôi cấy,…).
Thời gian chiếu sáng cũng là một trong những yếu tố ảnh
hưởng tới hiệu quả xử lý, kết quả cho thấy khi chiếu sáng
24 giờ/ngày hiệu quả xử lý COD là kém nhất (35,9 - 47,9%)
và xử lý tốt nhất khi thời gian chiếu sáng là 16 giờ/ngày
(74,7 - 88,4%). Điều này đã được Liang Wang và cộng sự
(2010) giải thích là do tảo có khả năng điều chỉnh quá trình
sinh trưởng và phát triển tuỳ theo môi trường nuôi cấy là dị
dưỡng hay tự dưỡng [10].
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Xu H., Miao X. X., Wu Q., 2006. High quality biodiesel production from a
microalga Chlorella protothecoides by heterotrophic growth in fermenters. Journal
of Biotechnology, 126, 499-507.
[2]. Ogawa, T., Aiba S., 1981. Bioenergenic analysis of mixotrophic growth in
Chlorella vulgaris and Scenedesmus acutus. Biotechnology and Bioengineering,
23, 1121-1132.
[3]. Perez-Garcia O., Escalante F.M.E., de-Bashan L. E., Bashan Y., 2011.
Heterotrophic cultures of microalgae: Metabolism and potential products. Water
reasearch 45, 11-36.
Tảo là một sinh vật, vì vậy ngoài chịu tác động của ánh
sáng, chúng còn chịu các động của nhiệt độ, pH môi
trường và thành phần các chất có trong môi trường. Vì vật
khi ứng tạo để xử lý nước thải cần có các khảo sát và đánh
giá về thành phần các chất ô nhiễm có trong nước.
[4]. Preeti Pal , Kit Wayne Chew, Hong-Wei Yen , Jun Wei Lim , Man Kee
Lam, Pau Loke Show, 2019. Review Cultivation of Oily Microalgae for the
Production of Third-Generation Biofuels. Sustainability , 11(19), 5424.
[5]. Wang L, Wang Y, Chen P, Ruan R., 2010. Semi-continuous cultivation of
Chlorella vulgaris for treating undigested and digested dairy manures. Appl
Biochem Biotechnol, 162(8), 2324-2332.
4. KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng
tới khả năng xử lý amoni và COD trong nước bằng hỗn hợp
[6]. Pham Thi Mai, Doan Thi Bich Hoa, Tran Dang Thuan, Nguyen Thi Huong,
Pham Thi Mai Huong, Nguyen Quang Tung, 2019. Study on the harvesting
125
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 2 (Apr 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
methods of Chlorella sorokiniana and Scenedesmus acuminatus cultured in
municipal wastewater. Journal of Science and Technology, Hanoi University of
Industry No. 52, 79 - 85.
[7]. S.P. Singh , Priyanka Singh, 2015. Effect of temperature and light on the
growth of algae species: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews,
50, 431–444.
[8]. Tran Chan Bac, Le Thi Quyen Em, Pham Hong Nga, Nguyen Xuan Loc,
Nguyen Minh Chon, 2015. Usage of wastewater from Pangasianodon
hypophthalmus ponds to culture Chlorella sp.. Can Tho University Journal of
Science, Vol. 39, 90-96.
[9]. Vo Thi Kieu Thanh, Nguyen Duy Tan, Vu Thi Lan Anh, Phung Huy Huan,
2012. Application of Chlorella sp. AND Daphnia sp. for treating organic waste
derived from swine wastewater after UASB system usage. Journal of Biology,
34(3se), 145-153.
[10]. Liang Wang, Min Min, Yecong Li, Paul Chen, Yifeng Chen, Yuhuan Liu,
Yingkuan Wang, Roger Ruan, 2010. Cultivation of Green Algae Chlorella sp. in
Different Wastewaters from Municipal Wastewater Treatment Plant. Appl Biochem
Biotechnol, 162, 1174–1186.
[11]. Zittelli G., Lavista F., Bastianini A., Rodolfi L., Vincenzini M., Tredici
M.R., 1999, Production of eicosapentaenoic acid by Nannochloropsis sp. cultures in
outdoor tubular photobioreactors. J. Biotechnol, 70, 299 – 312.
[12]. Weena Choochote, Kerkkiat Paiboonsin, Siripong Ruangpan, Akkaphop
Pharuang, 2012. Effects of Urea and Light Intensity on the Growth of Chlorella sp.
The 8th International Symposium on Biocontrol and Biotechnology.
[13]. Sanjay Kumar Gupta, Faizal Bux, 2019. Application of Microalgae in
Wastewater Treatment Volume 1: Domestic and Industrial Wastewater Treatment.
Springer.
[14]. Hee-Jeong Choi, Seung-Mok Lee, 2012. Effects of Microalgae on the
Removal of Nutrients from Wastewater: Various Concentrations of Chlorella
vulgaris. Environ. Eng. Res,17(S1), 3-8.
AUTHORS INFORMATION
Pham Thi Thanh Yen, Pham Thi Mai Huong, Do Thi Cam Van
Faculty of Chemical Technology, Hanoi University of Industry
126
5 trang
18/04/2022
1360
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng tới hiệu quả xử lý NH₄+ và COD bằng tảo Chlorella sp và Scenedesmus sp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_anh_huong_cua_anh_sang_toi_hieu_qua_xu_ly_nh_va_c.pdf
