Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật lọc màng để thu vi tảo nuôi trồng từ nước thải chăn nuôi lợn

Bài viết Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật lọc màng để thu vi tảo nuôi trồng từ nước thải chăn nuôi lợn trình bày: Kết quả thu được cho thấy có thể ứng dụng màng lọc vào việc thu hồi sinh khối tảo, mở ra một hướng phát triển mới cho công nghệ màng, đồng thời là một phương pháp thu hồi vi tảo rất hiệu quả,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật lọc màng để thu vi tảo nuôi trồng từ nước thải chăn nuôi lợnVietnam J. Agri. Sci. 2016, Vol. 14, No. 11: 1773-1780Tạp chí KH Nông nghiệp Việt Nam 2016, tập 14, số 11: 1773-1780www.vnua.edu.vnNGHIÊN CỨU ÁP DỤNG KỸ THUẬT LỌC MÀNG ĐỂ THU VI TẢO NUÔI TRỒNGTỪ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢNĐỗ Khắc Uẩn1*, Đoàn Thị Thái Yên1, Nguyễn Tiến Thành21Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Trường Đại học Bách khoa Hà NộiViện Công nghệ Sinh học - Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội2Email*: uan.dokhac@hust.edu.vnNgày gửi bài: 24.02.2016Ngày chấp nhận: 20.11.2016TÓM TẮTHiện nay, thu hoạch tảo để phát triển nhiên liệu sinh học đang được nghiên cứu và đưa vào thực nghiệm vớinhiều phương pháp khác nhau như lọc, ly tâm, tuyển nổi, keo tụ… Trong nghiên cứu này tiến hành đánh giá khảnăng ứng dụng của màng lọc vào thu hoạch vi tảo. Nghiên cứu được thực hiện bằng hệ thống nhỏ, thể tích 1 l sử2dụng màng sợi rỗng với diện tích bề mặt 0,065 m , kích thước lỗ mao quản 0,2 μm. Trong quá trình thí nghiệm, sửdụng hệ thống sục khí nhằm giảm lượng tảo bám trên bề mặt màng lọc, giảm hiện tượng tắc màng lọc. Khi tăng2cường độ sục khí từ 0 - 0,315 l/cm .phút thì năng suất lọc tăng, trở lực giảm. Khi cường độ sục khí nhỏ hơn 0,18922l/cm .phút, năng suất lọc giảm và trở lực tăng rất nhanh. Khi cường độ sục khí lớn hơn 0,189 l/cm .phút, năng suấtlọc và trở lực thay đổi không đáng kể. Quá trình lọc màng nên duy trì theo chế độ 5 phút hút: 5 phút nghỉ để đảm bảonăng suất lọc và áp suất hút ổn định. Mật độ sinh khối tảo cũng gây ảnh hưởng lớn đến năng suất lọc và áp suất hút.Các kết quả thu được cho thấy có thể ứng dụng màng lọc vào việc thu hồi sinh khối tảo, mở ra một hướng phát triểnmới cho công nghệ màng, đồng thời là một phương pháp thu hồi vi tảo rất hiệu quả.Từ khóa: Lọc màng, năng suất lọc, nước thải chăn nuôi, thu hoạch, vi tảo.Application of Membrane Filtration to Harvest MicroalgaeCultivated from Piggery WastewaterABSTRACTCurrently, many methods such as filtration, centrifugation, flotation, and flocculation for harvesting algae forbiofuel production development have been studied. In this study, application of membrane filtration to harvestmicroalgae was evaluated in a lab-scale system. The working volume of the system was 1 l. A hollow fiber membrane2(with the surface of 0.065 m , pore size of 0.2 µm) was submerged in the system. During the experiment, the air wassupplied to prevent the membrane fouling due to the attachment of the micoralgae on the membrane surface. As a2result, when the air intensity increased from 0 to 0.315 l/cm .min, the flux increased and the transmembrane pressure2decreased. When the air intensity was lower than 0.189 l/cm .min, the flux decreased and the transmembrane2pressure increased rapidly. When the air intensity was maintained higher than 0.189 l/cm .min, the flux and thetransmembrane pressure were relatively constant. Operational mode of suction pump should be maintained at 5 minon: 5 min off to keep the flux and the transmembrane pressure stable. During opertation, microalgae concentrationsignificantly affected the flux and the transmembrane pressure. In conclusion, membrane filtration could be applied to2harvest the microalgae. During operation, the air intensity should be maintained higher than 0.189 L/cm .min to helpthe filtration longer. Membrane filtration could be an effective method for harvesting microalgae.Keywords: Flux, harvest, membrane filtration, microalgae, piggery wastewater.1. ĐẶT VẤN ĐỀTrong những năm gần đây, hình thức chănnuôi ở Việt Nam có sự chuyển đổi từ nhỏ lẻ theohộ gia đình sang tập trung theo quy mô trangtrại. Sự phát triển của các trang trại chăn nuôilợn dẫn đến nguy cơ gây ô nhiễm môi trườngcao, đặc biệt là nước thải phát sinh từ các công1773Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật lọc màng để thu vi tảo nuôi trồng từ nước thải chăn nuôi lợnđoạn tắm cho lợn, rửa chuồng, cọ, rửa máng ăn,vệ sinh dụng cụ, nước tiểu của lợn (Nguyễn ThịThùy Dung và cs., 2015). Nước thải chăn nuôilợn ở Việt Nam hiện nay chủ yếu được xử lýbằng phương pháp lên men yếm khí chưa loạitrừ được các dưỡng chất N, P (Nguyen Duc Longet al., 2013, Lê Văn Cát, 2007). Nguồn dưỡngchất N, P này có thể được hấp thu bởi các vi tảo.Thông qua quang hợp, vi tảo sử dụng ánh sángmặt trời và hấp thu dưỡng chất N, P từ nướcthải để cố định trong sinh khối tảo. Nhiềunghiên cứu gần đây ứng dụng vi tảo như C.vulgaris và C. pyrenoidosa để xử lý nước thảichăn nuôi lợn cho kết quả tốt (Travieso et al.,2006, Wang et al., 2010, Wang et al., 2012).Trong những năm gần đây, ở Việt Nam cũng đãbắt đầu chú ý đến hướng xử lý nước thải chănnuôi lợn bằng vi tảo và đã có những kết quả banđầu khả quan, góp phần mở ra một phươngpháp xử lý nước thải chăn nuôi có tính khả thicao (Đặng Đình Kim và cs., 2011, Nguyen DucLong et al., 2013). Việc nuôi trồng và thu hoạchvi tảo để sản xuất nhiên liệu sinh học có ý nghĩalớn trong giai đoạn khủng hoảng năng lượngnhư hiện nay (Andersen, 2005, Nguyen ThiHong Minh and Vu Van Hanh, 2012). Việc thutảo để phát triển nhiên liệu sinh học đã đượcnghiên cứu và đưa vào thực nghiệm với nhiềuphương pháp khác nhau như: lọc, ly tâm, keotụ,… (Dinh Trinh Thanh Xuan, 2010). Tuynhiên, các phương pháp này bộc lộ nhiều hạnchế, mỗi phương pháp đều gặp phải một số hạnchế nhất định. Phương pháp lọc bằng vật liệulọc thông thường dễ bị tắc khi các tế bào dínhkết với nhau thành khối lớn, bít kín các lỗ vậtliệu lọc (Nguyen Duc Long et al., 2013); phươngpháp ly tâm tiêu tốn năng lượng lớn (Travieso etal., 2006); phương pháp keo tụ sẽ có một lượnghóa chất bị giữ lại trong sinh khối, làm ảnhhưởng đến chất lượng sinh khối hoặc phải mấtthêm công đoạn để tách hóa chất ra khỏi sinhkhối thu được (Wang et al., 2012).Trong những năm gần đây, màng vi lọcđược nghiên cứu và ứng dụng trong xử lý nướcthải để tách, lọc các thành phần như các hạtrắ ...