Nghiên cứu tạo sinh khối tảo Scenedesmus sp. từ nước rỉ rác xử lý cho nhiên liệu sinh học

Khám phá tiềm năng của tảo Scenedesmus trong sản xuất nhiên liệu sinh học từ nước rỉ rác. Giải pháp năng lượng tái tạo và xử lý môi trường hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Dũng Trí
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Thị Thanh Yên
• Trường học: Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Môi Trường/Công Nghệ Hóa
• Đề tài: Nghiên Cứu Tạo Sinh Khối Tảo Scenedesmus Sp Trong Môi Trường Nước Rỉ Rác Đã Qua Xử Lý Để Định Hướng Là Nhiên Liệu Sinh Học
• Loại tài liệu: Báo Cáo Tổng Kết Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học Của Sinh Viên
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 1. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ NƢỚC RỈ RÁC
• 1.1.1. Thành phần và tính chất của nƣớc rỉ rác
• 1.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến thành phần tính chất nƣớc rỉ rác
• 1.1.3. Ảnh hƣởng của nƣớc rỉ rác tới môi trƣờng
• 1.1.4. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc rỉ rác
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ TẢO
• 1.2.1. Khái niệm, phân loại tảo
• 1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng và phát triển của tảo
• 1.2.3. Vai trò và ứng dụng của tảo
• 1.2.4. Giới thiệu về tảo Scenedesmus sp
• 1.3. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC
• 1.3.1. Khái niệm nhiên liệu sinh học
• 1.3.2. Phân loại nhiên liệu sinh học
• 1.3.3. Tình hình nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học trên thế giới
• 1.3.4. Tình hình nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học tại Việt Nam
• 2. CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Tạo sinh khối tảo
• 2.2. XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM
• 2.2.1. Thí nghiệm đánh giá chất lƣợng nƣớc rỉ rác đầu vào
• 2.2.1.1. Xác định CODcr trong mẫu nƣớc
• 2.2.1.2. Xác định BOD trong mẫu nƣớc
• 2.2.1.3. Xác định tổng nitơ trong mẫu nƣớc
• 2.2.1.4. Xác định tổng photpho trong mẫu nƣớc
• 2.2.2. Thí nghiệm xử lý sơ bộ nƣớc rỉ rác
• 2.2.2.1. Xử lý sơ bộ nƣớc rỉ rác bằng vôi
• 2.2.2.2. Xử lý sơ bộ nƣớc rỉ rác bằng vôi và fenton
• 2.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của các yếu tố tới sự tích tụ lipit trong tảo
• 2.2.3.1. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng lipit tổng số trong tảo
• 2.2.3.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng Cacbon đến sự tích tụ lipit trong tảo
• 2.2.3.3. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng Nito đến sự tích tụ lipit trong tảo
• 2.2.3.4. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng Photpho đến sự tích tụ lipit trong tảo
• 2.2.4. Khảo sát khả năng tích tụ lipit của tảo trong nƣớc rỉ rác đã xử lý sơ bộ
• 2.2.4.1. Khả năng tích tụ lipit của tảo trong nƣớc rỉ rác đã xử lý sơ bộ bằng vôi
• 2.2.4.2. Khả năng tích tụ lipit của tảo trong nƣớc rỉ rác đã xử lý sơ bộ bằng vôi và fenton
• 3. CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC RỈ RÁC
• 3.1.1. Kết quả đánh giá chất lƣợng nƣớc rỉ rác đầu vào
• 3.1.2. Kết quả đánh giá chất lƣợng nƣớc rỉ rác sau khi xử lý sơ bộ bằng vôi
• 3.1.3. Kết quả đánh giá chất lƣợng nƣớc rỉ rác sau khi xử lý sơ bộ bằng vôi và fenton
• 3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ TỚI SỰ TÍCH TỤ LIPIT TRONG TẢO
• 3.2.1. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng Cacbon tới sự tích tụ lipit trong tảo
• 3.2.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng Nito tới sự tích tụ lipit trong tảo
• 3.2.3. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng Photpho tới sự tích tụ lipit trong tảo
• 3.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÍCH TỤ LIPIT CỦA TẢO TRONG NƢỚC RỈ RÁC
• 3.3.1. Kết quả đánh giá khả năng tích tụ lipit của tảo trong môi trƣờng nƣớc rỉ rác đã qua sử lý sơ bộ bằng vôi
• 3.3.2. Kết quả đánh giá khả năng tích tụ lipit của tảo trong môi trƣờng nƣớc rỉ rác đã qua sử lý sơ bộ bằng vôi và fenton
• 3.4. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH NUÔI TẢO TRONG NƢƠC RỈ RÁC
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Tảo Scenedesmus và Nhiên Liệu Sinh Học 55 ký tự

Bài viết này tập trung vào tiềm năng của tảo Scenedesmus trong việc sản xuất nhiên liệu sinh học, đặc biệt khi kết hợp với việc xử lý nước rỉ rác. Tảo Scenedesmus là một chi tảo lục đơn bào, có khả năng sinh trưởng nhanh và tích lũy lipid cao, biến chúng thành ứng cử viên sáng giá cho việc sản xuất biodiesel. Nước rỉ rác, một sản phẩm phụ của quá trình phân hủy chất thải rắn, chứa nhiều chất dinh dưỡng có thể thúc đẩy sự phát triển của tảo. Việc sử dụng nước rỉ rác không chỉ giảm chi phí nuôi trồng tảo mà còn giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh khả năng của tảo Scenedesmus trong việc xử lý nước thải và sản xuất nhiên liệu sinh học. Tiềm năng của tảo Scenedesmus trong sản xuất nhiên liệu sinh học là rất lớn, và việc nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển và tích lũy lipid của tảo là rất quan trọng. Bài viết sẽ đi sâu vào các khía cạnh này, đồng thời đề xuất quy trình nuôi trồng tảo Scenedesmus hiệu quả trong môi trường nước rỉ rác đã qua xử lý. Theo tài liệu gốc, các nguyên tố thiết yếu để nuôi tảo bao gồm nitơ (N), phốt pho (P), sắt (Fe) và nước thải là môi trường phù hợp nhất về thành phần hóa học và tính chất vật lý so với các môi trường tự nhiên khác.

1.1. Giới thiệu về Tảo Scenedesmus sp. và Đặc điểm 46 ký tự

Tảo Scenedesmus sp. là một chi tảo lục phổ biến trong các môi trường nước ngọt. Chúng thường tồn tại ở dạng tập hợp tế bào, có kích thước nhỏ và khả năng sinh trưởng nhanh. Scenedesmus sp. có khả năng thích nghi với nhiều điều kiện môi trường khác nhau, bao gồm cả môi trường nước thải giàu dinh dưỡng. Khả năng này giúp tảo có thể được sử dụng để xử lý nước thải và đồng thời sản xuất sinh khối cho các ứng dụng khác, chẳng hạn như sản xuất nhiên liệu sinh học. Nhiều dòng Scenedesmus sp. có khả năng tích lũy lipid cao, đặc biệt là khi bị stress dinh dưỡng. Lipid này có thể được chuyển đổi thành biodiesel thông qua quá trình este hóa. Thành phần hóa học của tảo Scenedesmus sp. có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện nuôi trồng, nhưng thường bao gồm protein (50-56%), lipid (12-40%), và carbohydrate (10-52%) [13].

1.2. Tiềm năng của Nhiên liệu sinh học từ Tảo 45 ký tự

Nhiên liệu sinh học từ tảo được xem là một giải pháp thay thế tiềm năng cho nhiên liệu hóa thạch. Tảo có thể sản xuất nhiều loại nhiên liệu sinh học khác nhau, bao gồm biodiesel, bioethanol, và biogas. So với các loại cây trồng truyền thống, tảo có năng suất sinh khối và lipid cao hơn nhiều, đồng thời không cạnh tranh với đất canh tác lương thực. Quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo cũng có thể kết hợp với việc xử lý nước thải, giảm thiểu tác động đến môi trường. Tuy nhiên, chi phí sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo vẫn còn cao so với nhiên liệu hóa thạch, và cần có thêm các nghiên cứu và phát triển để giảm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất.

II. Thách Thức Ô Nhiễm Nước Rỉ Rác và Giải Pháp 54 ký tự

Nước rỉ rác là một vấn đề môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là tại các bãi chôn lấp rác thải. Nước rỉ rác chứa nhiều chất ô nhiễm, bao gồm các chất hữu cơ, kim loại nặng, và các hợp chất độc hại. Nếu không được xử lý đúng cách, nước rỉ rác có thể gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, và đất. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác truyền thống thường tốn kém và không hiệu quả hoàn toàn. Việc sử dụng tảo Scenedesmus để xử lý nước rỉ rác là một giải pháp tiềm năng, vừa giúp loại bỏ các chất ô nhiễm, vừa tạo ra sinh khối có giá trị. Tảo có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong nước rỉ rác, như nitơ và phốt pho, giúp giảm thiểu ô nhiễm. Nghiên cứu của Trí và Đạt (2023) nhấn mạnh việc "nghiên cứu đề xuất quy trình xử lý nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp rác thải", góp phần định hướng nguồn nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học.

2.1. Tác động của Nước rỉ rác đến Môi trường 40 ký tự

Nước rỉ rác gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường. Các chất hữu cơ trong nước rỉ rác có thể làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước, gây hại cho các sinh vật thủy sinh. Kim loại nặng và các hợp chất độc hại có thể tích tụ trong chuỗi thức ăn, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nước rỉ rác cũng có thể gây ô nhiễm đất, làm ảnh hưởng đến năng suất cây trồng. Hơn nữa, theo nghiên cứu, các hydrocacbon đa vòng thơm trong nước rỉ rác có tính gây ung thư, gây đột biến gen.

2.2. Các Phương pháp Xử lý Nước rỉ rác Hiện tại 48 ký tự

Có nhiều phương pháp xử lý nước rỉ rác khác nhau, bao gồm các phương pháp vật lý, hóa học, và sinh học. Các phương pháp vật lý, như lọc và lắng, có thể loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Các phương pháp hóa học, như keo tụ và oxy hóa, có thể loại bỏ các chất hữu cơ và kim loại nặng. Các phương pháp sinh học, như sử dụng vi sinh vật, có thể phân hủy các chất hữu cơ. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác.

III. Tảo Scenedesmus Giải Pháp Xanh Cho Nước Rỉ Rác 59 ký tự

Tảo Scenedesmus có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong nước rỉ rác, như nitơ và phốt pho, giúp giảm thiểu ô nhiễm. Đồng thời, quá trình quang hợp của tảo tạo ra oxy, cải thiện chất lượng nước. Sinh khối tảo sau khi thu hoạch có thể được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học, tạo ra một chu trình khép kín, thân thiện với môi trường. Việc ứng dụng tảo Scenedesmus trong xử lý nước rỉ rác không chỉ mang lại lợi ích về môi trường mà còn có tiềm năng kinh tế cao. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc nuôi trồng vi tảo để kiểm soát ô nhiễm môi trường (đặc biệt là xử lý nước thải) kết hợp với sản xuất nhiên liệu sinh học là một lựa chọn hấp dẫn về mặt giảm chi phí năng lượng, giảm phát thải CO2, chi phí dinh dưỡng và tài nguyên nước ngọt.

3.1. Cơ chế Xử lý Nước Rỉ Rác của Tảo Scenedesmus 52 ký tự

Tảo Scenedesmus sử dụng các chất dinh dưỡng trong nước rỉ rác, như nitơ và phốt pho, để sinh trưởng và phát triển. Quá trình này giúp loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước rỉ rác. Tảo cũng có khả năng hấp thụ kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ độc hại, giúp làm sạch nước. Đồng thời, tảo sản xuất oxy thông qua quá trình quang hợp, cải thiện chất lượng nước và hỗ trợ sự phát triển của các vi sinh vật có lợi khác.

3.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng đến Sinh Trưởng của Tảo 50 ký tự

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo Scenedesmus, bao gồm ánh sáng, nhiệt độ, pH, và nồng độ các chất dinh dưỡng. Ánh sáng là nguồn năng lượng chính cho quá trình quang hợp của tảo. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của tảo Scenedesmus thường nằm trong khoảng 20-30°C. Độ pH tối ưu thường là từ 7-8. Nồng độ các chất dinh dưỡng, như nitơ và phốt pho, cần được điều chỉnh để đảm bảo sự sinh trưởng tốt của tảo mà không gây ô nhiễm.

3.3. Tối Ưu Hóa Môi Trường Nước Rỉ Rác Cho Tảo 46 ký tự

Để tối ưu hóa hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng tảo Scenedesmus, cần điều chỉnh các yếu tố môi trường phù hợp. Pha loãng nước rỉ rác có thể giúp giảm nồng độ các chất ô nhiễm và tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của tảo. Bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết, như sắt và các nguyên tố vi lượng, có thể thúc đẩy sự sinh trưởng của tảo. Điều chỉnh độ pH về mức tối ưu và đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng cũng rất quan trọng.

IV. Quy Trình Nuôi Trồng Tảo Scenedesmus Trong Nước Rỉ Rác 58 ký tự

Quy trình nuôi trồng tảo Scenedesmus trong nước rỉ rác bao gồm nhiều bước, từ xử lý sơ bộ nước rỉ rác đến thu hoạch sinh khối tảo. Bước đầu tiên là loại bỏ các chất rắn lơ lửng và điều chỉnh độ pH của nước rỉ rác. Sau đó, tảo Scenedesmus được cấy vào nước rỉ rác đã qua xử lý và nuôi trồng trong điều kiện thích hợp. Sau khi tảo đạt đến mật độ mong muốn, chúng được thu hoạch bằng các phương pháp như lắng, lọc, hoặc ly tâm. Sinh khối tảo thu được có thể được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học hoặc các sản phẩm có giá trị khác. Đề xuất quy trình từ kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả Nguyễn Dũng Trí và Trần Lưu Đạt (2023) rất chi tiết, tập trung vào hiệu quả xử lý và định hướng cho nhiên liệu sinh học.

4.1. Xử lý Sơ Bộ Nước Rỉ Rác Trước Khi Nuôi Tảo 50 ký tự

Xử lý sơ bộ nước rỉ rác là rất quan trọng để đảm bảo sự sinh trưởng tốt của tảo Scenedesmus. Các phương pháp xử lý sơ bộ có thể bao gồm loại bỏ các chất rắn lơ lửng bằng cách lọc hoặc lắng, điều chỉnh độ pH về mức thích hợp, và loại bỏ các chất độc hại có thể ức chế sự phát triển của tảo (sử dụng vôi hoặc Fenton). Nghiên cứu cũng đề cập đến việc xử lý sơ bộ bằng vôi sẽ giúp giảm COD 52.8%, BOD5 giảm 51.9%, T-N giảm 42.1%.

4.2. Giai đoạn Nuôi Cấy và Thu Hoạch Tảo Scenedesmus 53 ký tự

Sau khi nước rỉ rác đã qua xử lý sơ bộ, tảo Scenedesmus được cấy vào và nuôi trồng trong các bể hoặc hệ thống nuôi trồng chuyên dụng. Các yếu tố môi trường, như ánh sáng, nhiệt độ, và nồng độ các chất dinh dưỡng, cần được kiểm soát chặt chẽ. Sau khi tảo đạt đến mật độ mong muốn, chúng được thu hoạch bằng các phương pháp thích hợp. Cần có thiết bị thu gom tảo chuyên dụng để tách tảo từ nước thải.

4.3. Chiết Xuất Lipid từ Sinh Khối Tảo Scenedesmus 50 ký tự

Để sản xuất biodiesel, lipid cần được chiết xuất từ sinh khối tảo. Có nhiều phương pháp chiết xuất lipid khác nhau, bao gồm chiết xuất bằng dung môi, chiết xuất cơ học, và chiết xuất bằng enzym. Phương pháp chiết xuất bằng dung môi là phổ biến nhất, nhưng cần lựa chọn dung môi phù hợp để đảm bảo hiệu quả và an toàn. Dịch chiết xuất lipid sẽ được thực hiện các bước tiếp theo trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học.

V. Ứng Dụng Thực Tế và Nghiên Cứu về Nhiên Liệu Tảo 58 ký tự

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng của tảo Scenedesmus trong việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ nước rỉ rác. Các nghiên cứu này đã tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện nuôi trồng, cải thiện hiệu quả chiết xuất lipid, và đánh giá tính khả thi kinh tế của quy trình sản xuất. Một số dự án đã được triển khai để thử nghiệm quy trình sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo ở quy mô lớn hơn. Các ứng dụng thực tế còn tập trung vào việc kết hợp quá trình xử lý nước thải với sản xuất nhiên liệu sinh học để tạo ra một hệ thống bền vững.

5.1. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hiệu Quả Xử Lý Nước Rỉ Rác 53 ký tự

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tảo Scenedesmus có thể loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác, như nitơ, phốt pho, và các chất hữu cơ. Hiệu quả xử lý có thể đạt đến 90% hoặc cao hơn, tùy thuộc vào điều kiện nuôi trồng và thành phần của nước rỉ rác. Việc sử dụng tảo Scenedesmus có thể giúp giảm chi phí xử lý nước rỉ rác và tạo ra một nguồn tài nguyên có giá trị.

5.2. Tính Khả Thi Kinh Tế Của Sản Xuất Nhiên Liệu Tảo 53 ký tự

Tính khả thi kinh tế là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi đánh giá tiềm năng của sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo. Chi phí sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo vẫn còn cao so với nhiên liệu hóa thạch, nhưng có thể giảm xuống bằng cách tối ưu hóa quy trình nuôi trồng và chiết xuất lipid. Việc kết hợp quá trình xử lý nước thải với sản xuất nhiên liệu sinh học có thể giúp giảm chi phí và tăng tính cạnh tranh của sản phẩm.

VI. Tương Lai Của Tảo Scenedesmus và Nhiên Liệu Sinh Học 60 ký tự

Tảo Scenedesmus và nhiên liệu sinh học có tiềm năng lớn để đóng góp vào một tương lai bền vững. Việc phát triển các công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo hiệu quả và tiết kiệm chi phí có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm thiểu tác động đến môi trường. Các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này cần tiếp tục được đẩy mạnh để khai thác tối đa tiềm năng của tảo Scenedesmus và nhiên liệu sinh học.

6.1. Nghiên Cứu và Phát Triển Các Công Nghệ Mới Về Tảo 54 ký tự

Nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới là rất quan trọng để cải thiện hiệu quả sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo. Các công nghệ mới có thể tập trung vào việc cải thiện khả năng sinh trưởng và tích lũy lipid của tảo, tối ưu hóa quy trình chiết xuất lipid, và phát triển các hệ thống nuôi trồng tảo hiệu quả hơn.

6.2. Chính Sách Hỗ Trợ và Đầu Tư Cho Nhiên Liệu Tảo 51 ký tự

Chính sách hỗ trợ và đầu tư đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học từ tảo. Các chính sách có thể bao gồm các khoản trợ cấp, ưu đãi thuế, và các quy định khuyến khích sử dụng nhiên liệu sinh học. Đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, xây dựng cơ sở hạ tầng, và đào tạo nhân lực là cần thiết để hỗ trợ sự phát triển của ngành.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lý do nghiên cứu Cuộc khủng hoảng năng lƣợng toàn cầu năm 2022 khiến phần lớn các khu vực trên thế giới phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt nguồn cung trong khi giá dầu khí đốt và điện tăng mạnh. Cơ quan Năng lƣợng Quốc tế (IEA) đánh giá cuộc khủng hoảng năng lƣợng đã tạo ra một bƣớc ngoặt trong lịch sử th c đẩy các nguồn năng lƣợng sạch và hình thành một hệ thống năng lƣợng bền vững. Trong số các nguồn năng lƣợng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện na (năng lƣợng gió năng lƣợng mặt trời, năng lƣợng hạt nhân …) năng lƣợng sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu; vi tảo hiện đang đƣợc quảng cáo là nguyên liệu nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba lý tƣởng vì có thể cung cấp một số loại nhiên liệu sinh học tái tạo khác nhau.

Có nhiều lợi thế để sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo vì vi tảo có thể sản xuất dầu diesel sinh học gấp 15 đến 300 lần so với cây trồng truyền thống trên cơ sở diện tích. Chu kỳ thu hoạch của vi tảo rất ngắn và tốc độ tăng trƣởng rất cao. Các nguyên tố thiết yếu để nuôi tảo bao gồm nitơ (N) phốt pho (P), sắt (Fe). Nƣớc thải là môi trƣờng phù hợp nhất về thành phần hóa học và tính chất vật lý so với các môi trƣờng tự nhiên khác, các nghiên cứu gần đâ chỉ ra tiềm năng to lớn của việc sản xuất tảo hàng loạt sinh khối cho nhiên liệu sinh học và các ứng dụng khác để xử lý nƣớc thải.

Nƣớc rỉ rác, đƣợc tạo thành từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ và độ ẩm có trong rác, từ nƣớc ngầm thẩm thấu vào nƣớc mƣa rơi xuống,. do quá trình chôn lấp chất thải rắn nói chung hay rác thải đô thị nói riêng tại các bãi chôn lấp. Các hợp chất độc hại trong nƣớc rỉ rác nhƣ các h drocacbon đa v ng thơm có khả năng gâ ung thƣ gâ đột biến gen; các chất có chứa clo nhƣ DDT và PCB có thể làm tăng khả năng tạo phức với các acid humic và acid filvic. Vì vậ nƣớc rỉ rác nếu không đƣợc xử lý kịp thời có nguy gây ảnh hƣởng tới môi trƣờng xung quanh, nguồn nƣớc ngầm do hiện tƣợng chảy tràn ra các khu vực xung quanh hay thẩm thấu xuống các mạch nƣớc ngầm.

Khi ngƣời dân sử dụng các nguồn nƣớc này sẽ có ngu cơ ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khỏe. Sử dụng vi tảo vừa để xử lý nƣớc thải vừa cung cấp sản phẩm để sản xuất nhiên liệu sinh học đã và đang đƣợc nghiên cứu trên thế giới tu nhiên nƣớc rỉ rác là một môi trƣờng với nhiều thành phần phức tạp để có thể nuôi đƣợc tảo. Do đó em đã chọn đề tài “N hiên cứu tạo sinh khối tảo Scenedesmus sp tron môi trƣờn nƣớc rỉ rác đã qua xử lý để định hƣớng là nhiên liệu sinh học” 2. Đối tƣợng và mục đ ch nghiên cứu -Đối tƣơng nghiên cứu: +Giống tảo Scenedesmus sp +Nƣớc rỉ rác từ bãi chôn lấp rác thải -Mục đích nghiên cứu: +Nghiên cứu đề xuất quy trình xử lý nƣớc rỉ rác tại các bãi chôn lấp rác thải +Nghiên cứu định hƣớng nguồn nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học 3 3.

phƣơn pháp nghiên cứu Phƣơng pháp thực địa: Thu thập các số liệu có sẵn nhƣ vị tri địa lý điệu kiệu tự nhiên. Khảo sát các điều kiện có sẵn nhƣ lƣu lƣợng nƣớc rỉ rác, phƣơng pháp xử lý. Lấy mẫu phân tích Phƣơng pháp tổng quan: Thu thập các tài liệu liên quang đến COD, BOD, Tổng N, Amoni nƣớc rỉ rác và phƣơng pháp xử lý nƣớc rỉ rác và tảo Scenedesmus sp. Phƣơng pháp thực nghiệm: Phân tích các chỉ số COD, BOD, tổng N, amoni, TSS, tổng photpho, của nƣớc rỉ rác trƣớc và sau xử lý.

Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình tích tụ lipit của tảo quá trình sinh trƣởng và phát triển của tảo, khả năng tích tụ lipit của tảo trong nƣớc rỉ rác. Phƣơng pháp xử lý số liệu và đánh giá: Từ các kết quả nghiên cứu tính toán và xử lý số liệu để kết quả phân tích đạt độ tin cậy. Từ các kết quả thu đƣợc và các nghiên cứu trƣớc đó về các phƣơng pháp xử lý nƣớc rỉ rác để đƣa ra các nhật xét. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu đƣợc thực hiện tại phòng thí nghiệm Công nghệ Môi trƣờng-phòng 101 tòa B5 thuộc khoa Công nghệ Hóa trƣờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội 4 ƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NƢỚC RỈ RÁC 1.1 Thành phần và tính chất của nƣớc rỉ rác Thành phần và tính chất của nƣớc rỉ rác tha đổi nhiều và khó xác định vì có nhiều yếu tố ảnh hƣởng: +Điều kiện khí hậu, thời tiết: Ảnh hƣởng đến tốc độ phân hủy các chất trong bãi chôn lấp nên tác động tới thành phần của nƣớc rỉ rác.

+Mức độ pha loãng với nƣớc mặt và nƣớc ngầm. +Lƣợng nƣớc mƣa ngấm vào ô chôn lấp. +Thành phần rác thải: Quyết định các chất ô nhiễm và mức độ độc hại của nƣớc rỉ rác. +Thời gian: Chất lƣợng nƣớc rác tha đổi theo thời gian.

Mức độ ô nhiễm của nƣớc rỉ rác giảm dần nên các bãi mới chôn lấp có hàm lƣợng chất ô nhiễm trong nƣớc cao hơn các bãi chôn lấp lâu năm. Ngoài ra còn các yếu tố khác nhƣ khả năng che chắn của bãi chôn lấp độ nén, chiều dày và vật liệu làm lớp phủ … cũng gâ ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc rỉ rác. Thành phần của nƣớc rác luôn tha đổi theo các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học: Trong giai đoạn đầu, tạo thành các hợp chất hữu cơ nhƣ axit béo amino axit axit cacboxilic…Giai đoại này có thể kéo dài hơn vài năm sau khi chôn lấp, nó phụ thuộc vào bản chất không đồng nhất của rác. Đặc trƣng của nƣớc rác trong giai đoạn này:  Nồng độ các axit béo dễ ba hơi cao;  pH thấp;  BOD cao;  Tỷ lệ BOD/COD cao;  Nồng độ NH4+ và nitơ hữu cơ cao.

Đến giai đoạn tạo khí metan, các sản phẩm cuối cùng là khí metan và khí cacbonic. Giai đoạn tạo khí metan có thể tiếp tục đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa. Đặc trƣng của nƣớc rác trong giai đoạn này:  Nồng độ các axit béo dễ ba hơi thấp;  pH trung tính hoặc hơi kiềm;  BOD thấp;  Tỷ lệ BOD/COD thấp; 5  Nồng độ NH4+ cao. Nƣớc rỉ rác thƣờng có m i hôi màu đen đậm, nồng độ chất ô nhiễm cao (chủ yếu là hợp chất hữu cơ và nitơ) nên khó xử lý.

Thành phần chung của nƣớc rỉ rác đƣợc thể hiện ở bảng 1.1: Thành phần nƣớc ri rác Bãi chôn lấp mới Bãi lâu năm Thành phần Đơn vị (dƣới 2 năm) (trên 10 năm) pH 4,5 – 7,5 6,5 – 8,5 Độ màu Pt - Co 500 - 10000 100 – 300 BOD5 mg/l 2000 – 55000 100 – 200 COD mg/l 3000 – 90000 100 – 500 TSS mg/l 200 - 2000 100 – 400 T-N mg/l 150 - 1000 100 – 200 NH4+ mg/l 10 - 800 20 – 40 NO3- mg/l 5- 40 5 – 10 T-P mg/l 5 - 100 5 – 10 Ca2+ mg/l 50 – 1500 50 – 200 Cl- mg/l 200 - 3000 100 – 400 Fe tổng mg/l 50 - 1200 20 – 200 SO42- mg/l 50 - 1000 20 – 50 1.2 Các yếu tố ảnh hƣởn đến thành phần tính chất nƣớc rỉ rác  Thời gian chôn lấp - Tính chất Nƣớc rỉ rác tha đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác là một hàm theo thời gian. Theo thời gian nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rác giảm dần. - Thành phần của nƣớc rỉ rác tha đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học đang diễn ra.

 Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn - Thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến tính chất nƣớc rỉ rác. Thành phần chất thải rắn có những đặc tính gì thì nƣớc rỉ rác cũng có các đặc 6 tính tƣơng tự. Chẳng hạn, chất thải có chứa nhiều chất độc hại thì nƣớc rác cũng chứa nhiều thành phần độc hại. - Các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn cũng có những tác động đến tính chất nƣớc rỉ rác.

Ví dụ kích thƣớc rác đƣợc đƣa đi chôn lấp càng nhỏ thì tốc độ phân hủy càng nhanh.  Chiều sâu bãi chôn lấp - Trên thực tế các bãi chôn lấp có chiều sâu càng lớn thì nồng độ chất ô nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong c ng điều kiện về lƣợng mƣa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nƣớc để đạt trạng thái bão hòa, cần nhiều thời gian để phân hủy. Do vậy, bãi chôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nƣớc và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di chuyển của nƣớc sẽ tăng.

Từ đó quá trình phân hủy sẽ xả ra hoàn toàn hơn nên nƣớc rỉ rác chứa một hàm lƣợng lớn các chất ô nhiễm.  Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi - Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trò rất quan trọng trong ngăn ngừa nƣớc thấm vào bãi chôn lấp làm tăng nhanh thời gian tạo nƣớc rỉ rác cũng nhƣ tăng lƣu lƣợng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào trong nƣớc. Khi quá trình thấm xả ra nhanh thì nƣớc rỉ rác sẽ có lƣu lƣợng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm nhỏ. Quá trình ba hơi làm cô đặc nƣớc rác và tăng nồng độ ô nhiễm.

 Độ ẩm và nhiệt độ - Ở độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt trạng thái bão h a đạt tới khả năng giữ nƣớc thì độ ẩm trong rác là không tha đổi nhiều.  Ảnh hưởng từ bùn cống rãnh và chất thải độc - Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rãnh và bùn của trạm xử lý nƣớc thải sinh hoạt có ảnh hƣởng lớn đến tính chất nƣớc rỉ rác. bùn sẽ làm tăng độ ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nƣớc rỉ rác.

đồng thời, chất dinh dƣ ng và vi sinh vật từ b n đƣợc chôn lấp sẽ làm tăng khả năng phân hủy và ổn định chất thải rắn. nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, việc chôn lấp chất thải rắn cùng với bùn làm hoạt tính metan tăng lên nƣớc rỉ rác có pH thấp và BOD5 cao hơn.