1900 2039
kttpmt@ntt.edu.vn
Nước thải từ các hoạt động sinh hoạt và công nghiệp chứa hàm lượng tương đối cao nitơ và phốt pho. Nếu không được xử lý phù hợp thì sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng trong nguồn nước tiếp nhận vì chúng làm giảm nồng độ oxy cho sinh vật sống dưới nước và kích thích tảo nở hoa. Hậu quả là làm mất cân bằng chức năng của hệ sinh thái. Việc loại bỏ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải trước khi thải ra ngoài để tránh hiện tượng phú dưỡng và đảm bảo chất lượng nước lành mạnh cho nhu cầu tiêu dùng của cộng đồng là một nhu cầu thiết yếu. Nói chung, quá trình bùn hoạt tính là những quy trình ưa thích đã được áp dụng rộng rãi để loại bỏ chất dinh dưỡng trong nước thải (Mujtaba & Lee, 2017). Quá trình bùn hoạt tính bao gồm các bể phản ứng dạng mẻ, kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí và các hệ thống tích hợp của những công nghệ đơn lẻ. Tuy nhiên, quá trình bùn hoạt tính bị hạn chế bởi mức tiêu thụ năng lượng cao do bắt buộc phải cung cấp oxy cho quá trình hô hấp của vi khuẩn và quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng. Năng lượng cho sục khí chiếm 60% đến 80% tổng năng lượng được sử dụng trong toàn bộ quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính (Clarens et al., 2010). Một hệ thống tích hợp khác như kỵ khí-thiếu khí-hiếu khí là một lựa chọn khả thi nhưng đi kèm với chi phí cao. Điều cần thiết là đề xuất một quy trình một giai đoạn nhưng cho mục đích kép là xử lý chất dinh dưỡng và năng lượng điện tử. Quy trình này nhằm mục đích áp dụng cho các loại nước thải khác nhau như nước thải đô thị, nước thải nhà máy rượu, trại chăn nuôi và nước thải lên men (Godos et al., 2009; Mujtaba & Lee, 2017; Qi et al., 2018; Higgins et al., 2018) .
Vi tảo đã chứng minh tính khả thi của chúng trong việc xử lý nước thải nhờ chi phí thấp, vận hành dễ dàng và tiềm năng tăng doanh thu (ví dụ: sản xuất năng lượng sinh học và chiết xuất chất màu) (Rittmann, 2008; Mata et al., 2010). Công nghệ vi tảo là đáp ứng được yêu cầu phát triển công nghệ một giai đoạn nói trên. Vi tảo có thể hấp thụ lượng dinh dưỡng cao và sản xuất sinh khối trong thời gian ngắn (<24 giờ) (Godos et al., 2009; Zhang et al., 2011). Đồng thời, quá trình quang hợp của vi tảo giải phóng oxy tạo cơ hội tốt để cung cấp oxy cho quá trình bùn hoạt tính (Mata et al., 2010). Do đó, vi tảo có thể đóng vai trò như một “thiết bị sục khí” và thay thế cho hệ thống sục khí cơ học nhằm cắt giảm chi phí năng lượng cho việc sục khí (Jia & Yuan, 2018). Dựa trên khái niệm này, vi tảo và vi khuẩn có thể hỗ trợ lẫn nhau. Các nghiên cứu về sự cộng sinh của vi tảo-vi khuẩn đã được phát triển nhanh như một phương tiện để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp (Lee & Lei, 2019). Kết quả nghiên cứu của Nguyen et a., 2020 cho thấy với tỷ lệ vi tảo: bùn hoạt tính là 3:1 sẽ đồng thời loại bỏ chất hữu cơ/chất dinh dưỡng và sản xuất sinh khối đối với nước thải có tỷ lệ COD:N thấp. Điều kiện này giúp loại bỏ 86% TN, 79% TP và 99% COD và tổng nồng độ sinh khối là 1,12 g/L. Như vậy, vi tảo đã đóng một vai trò quan trọng trong quá trình đồng hóa chất dinh dưỡng trong khi bùn hoạt tính góp phần vào quá trình đồng hóa TN, khử nitơ và loại bỏ COD.
Nguồn: Nguyen et a., 2020; https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123754
