I. Giới thiệu chung
Nghiên cứu về coculture vi tảo và vi khuẩn trong xử lý nước thải đang trở thành một xu hướng quan trọng trong lĩnh vực biotechnology. Hệ thống này không chỉ giúp xử lý nước thải hiệu quả mà còn thu hồi sinh khối vi tảo và sinh khối vi khuẩn. Việc kết hợp giữa vi tảo và vi khuẩn tạo ra một môi trường hệ sinh thái nước ổn định, nơi mà các vi sinh vật có thể tương tác và hỗ trợ lẫn nhau trong quá trình xử lý chất thải. Nghiên cứu này chỉ ra rằng việc sử dụng công nghệ xử lý nước bằng vi tảo có thể nâng cao hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm như nitrogen và phosphorus, đồng thời giảm thiểu chi phí và tiêu thụ năng lượng.
1.1. Tầm quan trọng của coculture
Hệ thống coculture giữa vi tảo và vi khuẩn không chỉ cải thiện khả năng xử lý nước thải mà còn tối ưu hóa quá trình thu hồi sinh khối. Theo nghiên cứu, sinh khối vi tảo có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm giá trị cao như nhiên liệu sinh học và thực phẩm. Việc sử dụng coculture giúp giảm thiểu chi phí vận hành và tăng cường hiệu quả xử lý chất thải, đồng thời tạo ra một mô hình bền vững cho môi trường.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu này sử dụng photobioreactor (PBR) để nuôi cấy hỗn hợp vi tảo và vi khuẩn trong môi trường nước thải nhân tạo. Các thông số như tốc độ khuấy trộn và thời gian lưu được điều chỉnh để tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình hình thành hạt vi tảo. Kết quả cho thấy rằng lực cắt thủy lực có ảnh hưởng lớn đến quá trình hình thành hạt AMG (Activated Microalgae Granules). Các hạt này không chỉ giúp cải thiện khả năng lắng mà còn nâng cao hiệu quả xử lý COD, amoni và TP trong nước thải.
2.1. Thiết lập thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện với bốn tốc độ khuấy trộn khác nhau (80, 120, 160, 200 rpm) để đánh giá ảnh hưởng của lực cắt đến quá trình hình thành hạt. Kết quả cho thấy rằng tốc độ khuấy trộn 160 rpm mang lại hiệu quả tối ưu nhất trong việc hình thành hạt và xử lý nước thải. EPS (Extracellular Polymeric Substances) đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và duy trì cấu trúc của các hạt vi tảo, từ đó nâng cao khả năng xử lý nước thải.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng sinh khối vi tảo có khả năng loại bỏ COD với hiệu suất lên đến 92%, amoni 85% và TP 91%. Quá trình tạo hạt cũng được xác định có ảnh hưởng lớn bởi thời gian lưu và các điều kiện thủy động lực học. Việc tối ưu hóa các điều kiện này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất xử lý nước thải mà còn tăng cường khả năng thu hồi sinh khối cho các ứng dụng tiếp theo.
3.1. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải
Nghiên cứu chỉ ra rằng việc sử dụng coculture giữa vi tảo và vi khuẩn không chỉ cải thiện hiệu quả xử lý mà còn mang lại lợi ích về mặt kinh tế. Việc thu hồi sinh khối vi tảo có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất nhiên liệu sinh học đến thực phẩm chức năng. Điều này mở ra hướng đi mới cho các hệ thống xử lý nước thải bền vững, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế.
