Đề tài: Chuyên đề xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên

Các điều kiện của nước thải đưa vào xử lý sinh học Các loại nước thải : nước thải sinh hoạt, nước thải một số ngành công nghiệp thựcphẩm, chế biến thủy sản –nông sản, các lò mổ, khu chă

Chuyên đề xử lý nước thải bằng các

I.Mở đầu

Phát triển công nghiệp đang là mũi nhọn ưu tiên của nước ta hiện nay Cũng chính

vì thế mà vấn đề ô nhiễm môi trường đôi khi bị xem nhẹ Nghiêm trọng nhất phải

kể đến là sự ô nhiễm các thủy vực do việc đổ trực tiếp nước thải chưa qua xử lý Nguyên nhân một phần là do chi phí cho các công trình xử lý quá tốn kém Do đó, các công trình xử lý với mức đầu tư thấp sẽ rất khả thi trong việc ứng dụng Thực

tế xảy ra ở các khu vực nông thôn.Khi mà nhận thức của người dân chưa cao và kinh phí cho việc cải thiện môi trường hầu như không có Một giải pháp cho vấn

đề này là tận dụng chính những lợi thế có sẵn ở địa phương để xử lý Xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên có lẽ được xem là phương pháp thích hợp nhất trong điều kiện hiện nay của nước ta

Các điều kiện của nước thải đưa vào xử lý sinh học

Các loại nước thải : nước thải sinh hoạt, nước thải một số ngành công nghiệp ( thựcphẩm, chế biến thủy sản –nông sản, các lò mổ, khu chăn nuôi,…có thể cả công nghiệp giấy ) có những đặc điểm :giàu chất hữu cơ hòa tan như hydratcacbon, protein và các sản phẩm phân hủy, các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ, Photpho , các dạng chất béo …và một số thành phần vô cơ như H2S, sulfit, amoniac, …có thể đưa vào xử lý sinh học

Cơ chế của quá trình xử lý là dựa trên sự phân hủy chất bẩn của các vi sinh vật có sẵn trong các thủy vực.Do đó việc tạo môi trường thuận lợi cho các VSV phát triển

là điều kiện quan trọng nhất Vì vậy ngoài yếu tố về nguồn thức ăn thì nước thải phải đảm bảo một số chỉ tiêu : không có các độc tố gây chết hay ức chế hoạt động của VSV, một số nguyên tố vi lượng cần thiết phải ở trong giới hạn cho phép : Fe,

Zn, Cu …còn những kim loại nặng như : Cd, As, Hg …thì tuyệt đối không có

Những quá trình tự nhiên xảy ra ở sông, suối, ao, hồ có những điều kiện thuận lợi như quá trình pha loãng, mặt bằng có sẵn, diện tích mặt thoáng lớn thuận lợi cho

sự khuếch tán Oxi vào nước cần thiết cho các VSV hiếu khí

Bên cạnh đó thì hạn chế là môi trường tự nhiên gồm hỗn tạp nhiều chủng VSV với

số lượng và chất lượng không đồng đều do không được qua tuyển chọn nên hoạt lực không cao do đó thời gian xử lý rất dài và tải trọng cơ chất không được cao quátránh việc các VSV bị quá tải Ngoài ra ,vì là điều kiện tự nhiên nên việc kiểm soát các quá trình và các thông số sẽ không dễ dàng như các công trình nhân tạo

1.Ao hồ sinh học (hay còn gọi là ao hồ ổn định nước thải : Waste Water

Stabilization ponds and lagoons )

Đây là một phương pháp đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xa xưa Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền, quản

lý đơn giản mà hiệu quả cũng khá cao

Tóm tắt quy trình :

Nước thải  tiền xử lý ( loại rác , cát sỏi,…) ao hồ ổn định nước sau xử lý

Cơ sở của phương pháp này là dựa trên khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là các VSV và các thủy sinh khác Các chất bẩn được phân hủy thành các khí và nước.Theo độ sâu của ao hồ thì lượng oxi đi vào trong nước giảm và DO sấp xỉ 0 ởvùng đáy.Do đó trong ao hồ gồm cả 3 quá trình là hiếu khí , tùy tiện và yếm khí

- Ưu điểm của phương pháp

Đây là phương pháp rẻ nhất, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành không đòi hỏi cung cấp năng lượng ( sử dụng năng lượng mặt trời )

Có khả năng giảm số lượng các vi sinh vật gây bệnh nhiễm trong nước thải Hệ VSV có thể chịu được nồng độ kim loại nặng tương đối cao ( >30mg/l )

- Nhượcf điểm của phương pháp

Thời gian xử lý khá dài ngày

Đòi hỏi mặt bằng rộng

Trong quá trình xử lý phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên : thời tiết, khí hậu,… Vào mùa đông nhiệt độ xuống thấp làm thời gian và hiệu quả xử lý kéo dài Hoặc mưa lụt sẽ làm tràn ao hồ gây ô nhiễm các đối tượng khác.

Công trình gồm cả quá trình yếm khí tạo ra các khí gây mùi khó chịu cho khu vực xung quanh

+ Ao hồ hiếu khí

Ao có độ sâu nhỏ 0,3-0,5m và quá trình oxy hóa xảy ra chủ yếu nhờ các VSV hiếu khí.Quá trình cung cấp oxy có thể làm thoáng tự nhiên hoặc nhân tạo Hồ hiếu khí tự nhiên : oxy từ không khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước mặt cùng với lượng ánh sáng mặt trời dồi dào nên tảo phát triển mạnh , hô hấp nhả

ra oxy làm chỉ tiêu DO cao thuận lợi cho các VSV hiếu khí hoạt động Để đảm bảo DO đồng đều trong toàn bộ thể tích khối nước thì chiều sâu của hồ phải nhỏ, thường là 30-40cm Do chiều sâu nhỏ nên diện tích mặt thoáng hồ càng lớn càng tốt Tải trọng của hồ khoảng 250-300 kg BOD5/ha.ngày Thời gian lưu nước từ 3-12 ngày tương đối dài nên hiệu quả làm sạch có thể tới 80-90% BOD,mầu nước chuyển dần sang màu xanh của tảo

Hồ sục khí nhân tạo :nguồn oxy do các thiết bị khuấy cơ học hoặc khí nén Nhờ thế mức độ hiếu khí sẽ mạnh hơn đều hơn và độ sâu hồ lớn hơn 2-4,5m Tải trọng của hồ khoảng 400kg BOD5/ha.ngày Thời gian lưu nước từ 1-3 ngày

có khi dài hơn

Quá trình xử lý nước thải trong hồ hiếu khí nhân tạo về cơ bản giống quá trình trong aeroten chỉ khác ở 2 điểm:

Không dùng bùn hoạt tính hồi lưu từ lắng 2 Vì vậy nồng độ bùn trong hồ rất nhỏ Có thể coi phản ứng xảy ra là phản ứng bậc 1 trong điều kiện khuấy trộn hoàn chỉnh

Tuổi của bùn Өc tính bằng thời gian lưu nước trong hồ t =V/Q Thời gian lưu gần đúng dựa trên áp dụng môđen của Monod cho hồ khuấy trộn hoàn toàn Khả năng khử BOD5 tính theo công thức :

S/S0 =1/(1+ KT×t)

Trong đó: S0 và S là BOD5 trước và sau khi xử lý ( mg/l )

t : thời gian lưu nước ( ngày )

KT : phụ thuộc vào nhiệt độ T°C : KT = K20×ӨT˗20

Với T>10°C thì KT = K20× 1,07T-20

Ө là hằng số , với hồ tự nhiên Ө =1,035-1,0784, với hồ hiếu khí nhân tạo

Ө=1,045

K20 : hằng số xử lý BOD5 theo phản ứng bậc 1 ở 20°C (ngày-1 )

K20 dao động từ 0,3-0,5 phụ thuộc vào chất lượng nước thải, cường độ khuấy

trộn và nhiệt độ nước Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong hồ do quá trình khử BOD tính theo công thức :

X = Y× ( S0˗S)/(1 + Kd×t) (mg/l)

Kd : hệ số phân hủy nội bào (ngày-1)

Y : hệ số tạo bùn max tính theo bùn tạo ra khi khử 1mg BOD5 (mg/mg) Chất lượng nước sau xử lý

BOD5 giảm, cặn lắng gồm chất rắn lơ lửng (SS) với lượng bùn X (mg/l) tạo thành và có thể thêm sinh khối tảo

Lượng oxy trong xử lý nước thải

Lượng oxy cần thiết gồm phần để khử BOD , oxy hóa NH4+ thành NO3- được tính theo công thức:

OC0= Q×(S0 ˗ S)/1000×f -1,42×Px + 4,57× Q×(N0 –N)/1000 (kgO2/ngày)

Trong đó:

OC0: lượng oxy cần thiết ở đktc của phản ứng là 20°C

Q: lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày)

S0, S : BOD5 đầu vào , đầu ra (g/m3)

f :hệ số chuyển đổi BOD5 ra COD hay BOD20, thường f = 0,45-0,68

Px : phần sinh khối ra ngoài xả theo bùn dư =Yb×Q×(S0-S)×1000 (kg/ngày)

1,42 : hệ số chuyển đổi từ sinh khối ra COD

N0,,N: tổng nitơ đầu vào, đầu ra (g/m3)4,57 : hệ số sử dụng oxy khi oxy hóa NH4+ thành NO3-

Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế:

OCt = OC0×( Cs20/(β×Csh-Cd))/(1,024T-20×α)

Trong đóβ: hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối Đối với nước thải

thường lấy β=1

Csh: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở T°C (mg/l)

Cs20: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20°C (mg/l)

Cd: nồng độ oxy cần duy trì trong ao hồ (mg/l)Khi xử lý nước thải Cd =1,5-2 mg/lα: hệ số điều chỉnh lượng oxy tổn hao do các phần tử có trong nước thải, như cácchất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng ,hình dạng và kích thước bể…Trong thực tế , xây ngăn hồ sục khí với trang bị bộ sục khí hợp lý sẽ cho hiệu quả

xử lý cao Ngược lại, sự phân tán bong kết của bùn hoạt tính( độ tuổi bùn hoạt tínhnhỏ mức độ ổn định bị hạn chế) cũng như sự phát triển của tảo làm cản trở sựphân tán các chất lơ lửng.Do vậy, khi xử lý nước thải đô thị, nồng độ các chấthuyền phù dao động trong khoảng 20-50mg/l Sau hồ sục khí nên xây dựng 1 bểlắng(lắng 2) sẽ giảm được chỉ số này.Thời gian lưu nước ở hồ sục khí là 10 ngày,

trong điều kiện khí hậu ôn hòa giảm BOD được 80-90% nếu ở nhiệt độ cao hơn sẽrút ngắn được thời gian Hiệu quả khử vi khuẩn phụ thuộc thời gian lưu nước tronghồ.Vệ mặt này, hồ có sục khí không hiệu quả bằng các ao hồ tự nhiên Chính vìthế, các ao hồ tự nhiên còn có tên là các ao hồ ổn định Bể lắng 2 có thể làm bằngđất , sâu 1-2m, nền đất nên hoặc đáy lát đá hoặc tấm betong Không nên để lưunước trong bể lắng quá 2 ngày để tránh rong tảo phát triển

+Ao hồ kị khí

Là loại ao sâu, ít có hoặc không có điều kiện hiếu khí Các VSV kị khí sống không cần oxy không khí.Chúng sử dụng ở các hợp chất như nitrat, sulfat…để oxy hóa các chất hữu cơ , các loại rượu và khí CH4,H2S, CO2… và nước

Ao hồ kị khí thường dung để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy.Loại ao hồ này

có thể tiếp nhận loại nước thải (kể cả nước thải công nghiệp ) có độ nhiễm bẩn lớn,tải trọng BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo.Nước thải lưu ở hồ kị khí sinh ra mùi hôi thối khó chịu Vì vậy không nên bố trí các hồ này gần khu dân

cư và xí nghiệp chế biến thực phẩm

Để duy trì điều kiện kị khí và gữi ấm nước trong hồ trong những ngày đông giá lạnh, chiều sâu hồ là khá lớn (từ 2-6m, thường lấy ở khoảng 2.5-3.5m)

Khi xây dựng hồ kị khí thường tính toán theo kinh nghiệm: chiều sâu như trên đã

đề cập, diện tích mặt thoáng không cần lớn Thời gian lưu nước có thể dài, nhưng cần tính toán sao cho mùa hè chỉ cần lưu nước từ 1.5 đến 2 ngày, mùa đông là 5 ngày BOD trong hồ này vào mùa hè có thể khử tới 65-80%, mùa đông có thể khử tới 45-65%

Cấu tạo của hồ nên có 2 ngăn, 1 ngăn làm việc và 1 ngăn dự phòng khi vét bìn cặn.Cửa dẫn nước vào ao hồ nên đặt chìm đảm bảo cho việc phân phối cặn đồng đều trong hồ Cửa xả nước ra khỏi hồ theo kiểu thu nước bề mặt, có tấm ngăn bùn không cho ra cùng với nước

ở thành phố có vùng ngoại ô rộng và nhiều đầ phá trũng có thể cải tạo thành các đầm hồ kị khí để xử lý nước thải Trên thế giới đã có thành phố xử lý nước thải trong hồ có bề mặt tới 5km2

Các hồ kị khí có thể xây dựng nhiều bậc Chiều sâu của bậc sau lớn hơn bậc trước

hồ 1 bậc thường có diện tích 0,5-7ha, nhiều bậc diện tích mỗi bậc 2,25ha

+) Ao hồ tùy tiện

Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực tế, đó là kết hợp của 2 quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan trong nước và phân hủy kị khí (sản phẩm chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng đáy

Đặc điểm của ao hồ tùy tiện xét theo chiều sâu có 3 vùng: lớp trên là vùng hiếu khí( VSV hếu khí hoạt động) vùng giữa là vùng kị khí tùy tiện(VSV tùy tiện hoạt động), vùng đáy sâu là vùng kị khí( vi khuẩn lên men Metan hoạt động)

Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước khuếch tán qua mặt nước do sóng gió và nhờ tảo quang hợp dưới tác dụng của ánh sang mặt trời nồng độ oxy hòa tan ban ngày nhiều hơn ban đêm Vùng hiếu khí chủ yếu ở lớp nước mặt có độ sâu 1m vùng kị khí ở đáy hồ Các chất hữu cơ bị phân hủy kị khí sinh ra các khí CH4,H2S,H2,N2,CO2…chủ yếu là CH4 Quá trình này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ.Ở nhiệt độ cao quá trình lên men xảy ra nhanh hơn Phân hủy kịkhí sinh ra các khí có mùi hôi và có thể gây cháy nổ hoặc gây ô nhiễm bầu khí quyển ,có thể gây chết người nếu ngửi phải hỗn hợp thoát ra từ bể kị khí với nồng

độ cao

Trong hồ thường hình thành 2 tầng phân cách nhiệt :tầng nước phía trên có nhiệt

độ cao hơn tầng dưới Tầng trên có tảo phát triển , tiêu thụ CO2 làm pH nước mangtính kiềm có khi lên tới 9,8 Tảo phát triển mạnh thành lớp dày rồi chết và tự phân làm cho nước thiếu oxy hòa tan, ảnh hưởng đến VSV hiếu khí, còn các VSV kị khí tùy tiện hoạt động mạnh Trong trường hợp này nên khuấy đảo nước hồ để tránh hồ

bị quá tải chất hữu cơ

Xây dựng hồ nên chọn chiều sâu khoảng 1-1,5m,tỉ lệ chiều rộng và chiều dài là 1:1 hoặc 1:2 Những nơi nhiều gió , diện tích hồ nên cho rộng còn nơi ít gió xây hồnhiều ngăn.Đáy hồ cần phải lèn chặt để chống thấm, có thể lớp đất sét dày 15cm

Bờ hồ nên gia cố chắc chắn tránh xói lở

Khả năng khử BOD tính như hồ có sục khuấy:

E= S/S0 =1/(1+KT×t)

KT= K20 ×ӨT-20

Đối với nước thải sinh hoạt thì 0,5<K20<1, với nước thải công nghiệp 0,3<K20<2,5

Với nước hồ tự nhiên Ө=1,035-1,074Thời gian lưu nước trong hồ tính theo công thức

t= (S0-S)/Kt×SNếu trong nước có nồng độ kim loại nặng cao thì cần dùng các biện pháp hấp phụ, trao đổi ion,…Quần thể vi tảo trong hồ rất mẫn cảm với độ độc của KLN

Bảo dưỡng và vận hành các ao hồ sinh học khá đơn giản, với ao hồ hiếu khí và tùy tiện cần loại bùn và tảo, thay nước và làm cỏ thường xuyên Với ao kị khí 2-3 năm mới loại bùn 1 lượng BOD5 khoảng 60-80mg/l,còn nito ở các dạng NH4+,NO3- và photphat.Hồ hoạt động như hồ tuỳ tiện đã nêu ở trên.VSV sẽ phân hủy nốt BOD còn lại hoặc phần COD đã chuyển sang dạng dễ phân hủy Ở vùng hiếu khí tảo phát triển sẽ sử dụng nguồn N và P cho việc tăng sinh khối,đồng thời thải ra O2

phục vụ VSV hiếu khí.Ngược lại, VSV hiếu khí hoạt động thải ra CO2 phục vụ cho tảo và các thủy sinh khác quang hợp

Thực vật thủy sinh ở đây thường là bèo cái bèo tây , rau muống… Các loại này phát triển cung cấp O2 cho VSV ,bộ rễ cho VSV hiếu khí dính bám, bộ lá che ánh mặt trời cho các VSV khỏi chết vì tia tử ngoại…và thúc đẩy quá trình làm sạch nước.Ngoài ra chúng còn có tác dụng hút kim loại nặng trong nước.Nhưng phải chú ý không sử dụng chúng làm thức ăn cho gia súc như thế làm kim loại lan truyền trong chuỗi thức ăn và gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người

2.Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật

Trong hệ thủy sinh thực vật có rất nhiều loài có tính chất đặc biệt mà chúng ta có thể ứng dụng vào quá trình xử lý nước thải.Có thể lấy ra một vài ví dụ tiêu biểu như sau : tảo, lục bình, bèo tấm, sậy…

Giới thiệu về phương pháp : Để giảm lượng ô nhiễm môi trường do nước thải gây

ra, các quốc gia trong khu vực như Thái lan, Trung Quốc, Phi lip pin, Nhật Bản đã ứng dụng thành công phương pháp xử lý bằng hệ thống tuần hoàn tự nhiên

( NCSWT ).Mới đây trung tâm môi trường và an toàn hóa chất thuộc Viện hóa học công nghiệp đã thử nghiệm thành công NCSWT tại Hà Nội Đây là hệ thống tuần hoàn tự nhiên để làm giảm các chất ô nhiễm hữu cơ, các hợp chất hữu cơ, hợp chất chứa nitơ, phốt pho, chất rắn lơ lửng, màu và mùi trong nước thải.

Nguyên tắc của hệ thống dựa trên hoạt động của vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên nhằm phân hủy các hợp chất hữu cơ Để tạo điều kiện tốt hơn cho các vi sinh vật này sinh trưởng và phát triển, hệ thống sự dụng nhiều loại vật liệu tự nhiên, được

xử lý theo các phương thức khác nhau, tạo nên môi trường sống phù hợp với chức năng phân hủy của các chất ô nhiễm có trong nước bẩn.Hệ thống còn có các quá trình làm sạch nước ô nhiễm dựa trên nguyên lý cơ học ( lắng, lọc ) và quá trình hóa học ( oxi hóa, hấp thụ, hấp phụ ) Kết quả là nước ô nhiễm khi chảy lần lượt qua 5 ngăn của hệ thống sẽ được làm sạch với hiệu suất cao

Quá trình áp dụng trong khu vực cho thấy, NCSWT có ưu điểm là được làm từ các vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm như than củi, vỏ chai nhựa đã qua sử dụng, đá vôi….Dòng nước thải chảy trong hệ thống theo nguyên lý tự chảy, mức độ tiếp xúc giữa nước thải với vi sinh vật, các môi trường khử chất bẩn lớn, do đó hiệu quả xử lý của hệ thống luôn ổn định, hiệu suất và cường độ phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải đạt rất cao Phương pháp không sử dụng hóa chất trong quá trình xử lý nên vậnhành hệ thống khá đơn giản và giảm chi phí xử lý ( chủ yếu là năng lượng cho quá trình thổi khí ) Thời gian thy vật liệu xử lý khá lâu, khoảng 10 đến 15 năm

Qua thử nghiệm thành công NCSWT tại Hà Nội mở ra hướng làm sạch nước sông,

hồ đang bị ô nhiễm nghiêm trọng hiện nay

Ta có thể phân tích các khả năng đặc biệt của hệ thủy sinh thực vật này theo các nhóm sau

1.Trước hết phải kể đến đặc tính của 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 màtảo 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:

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:

- 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 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 đến 5 inches ( 12.5 cm ) Nhưng những thực

nghiệm trên mô hình cho thấy độ sâu tối ưu nằm trong khoảng 8 đến 10 inches ( 20đến 25 cm ) Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo nên lớn hơn 20 cm

và nằm trong khoảng 40 đến 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 Thường thì người ta chọn thời gian lưu tồn củanước 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 suấttảo 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 tạo 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 chất 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 cặn lắng nổi lên cản trở quá trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo 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, thúcđẩy 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

2.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 trong 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 và gia súc có thể làm giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng màcòn thu thêm được lợi nhuận

Các loại thủy sinh thực vật được phân thành thủy sinh thực vật sống chìm, sống trôi nổi hay sống nổi

Thủy sinh thực vật sống chìm chỉ phát triển dưới mặt nước và ở các nguồn nước có

đủ ánh sáng.Chúng gây nên tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản

sự khuyếch tán của ánh sáng vào nước và không hiệu quả trong việc làm sạch chất thải

Thủy thực vật sống trôi nổi có như bèo tấm, bèo tai tượng, lục bình, salvinia,

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, đồng thời lọc và hấp thu chất rắnThủy sinh thực vật sống nổi như Cattails, Bulrush, sậy, 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

Thân và lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước hấp thu ánh mặt trời do đó cản trở

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, đồng thời chuyển oxy từ lá xuống rễ

3.Các ví dụ về xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật

*Xử lý nước thải bằng lau sậy

Lau sậy là loài cây có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất Hệsinh vật xung quanh rễ của chúng vô cùng phong phú, có thể phân hủy chất hữu cơ

và hấp thụ kim loại nặng trong nước thải Phương pháp dùng lau sậy xử lý nước thải do giáo sư Kathe Seidel người Đức đưa ra từ những năm 60 của thế kỷ 20 Khinghiên cứu khả năng phân hủy các chất hữu cơ của cây cối, ông nhận thấy điểm mạnh của phương pháp này chình là sự tác dụng đồng thời giữa rễ, vây và các vi sinh vật tập trung quanh rễ.Trong đó loại cây có nhiều ưu điểm nhất là lau

sậy.Không như các cây khác tiếp nhận oxy không khí qua khe hở trong đất và rễ, lau sậy có một cơ cấu chuyển oxy ở bên trong từ trên ngọn cho tới tận rễ Quá trìnhnày cũng diễn ra trong giai đoạn tạm ngừng sinh trưởng của cây Như vậy, rễ và toàn bộ lau sậy có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất.Oxy được rễ thải vào khu vực xung quanh và được vi sinh vật sử dụng cho quá trình phân hủy hóa học.Ước tính, số lượng vi khuẩn trong đất quanh rễloại cây này có thể nhiều như số vi khuẩn trong các bể hiếu khí kỹ thuật, đồng thời phong phú hơn

về chủng loại từ 10 đến 100 lần.Do vậy có thể sử dụng lay sậy xử lý được nhiều loại nước thải có chất độc hại khác nhau và nồng độ ô nhiễm lớn Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt với các thông số như amoni, nitrat, phosphat và BOD 5, COD, coliform đạt tỷ lệ phân hủy 92 – 95 % Còn đối với nước thải công nghiệp có chứa