Thu hồı sınh khốı tảo trong các hồ phú dưỡng trên địa bàn Hà Nộı bằng công nghệ đông keo tụ

19/07/2021

     Tóm tắt

     Nghiên cứu này lấy mẫu vi tảo và nước mặt tại 20 hồ trên địa bàn Hà Nội, lựa chọn các hồ phú dưỡng nhằm mục tiêu đông keo tụ thu hồi sinh khối tảo ở quy mô phòng thí nghiệm. Hầu hết các hồ bị ô nhiễm hữu cơ, vi sinh vật, suy giảm ôxy hòa tan, đục và có mức dinh dưỡng cao. Mật độ tảo tại các hồ năm 2020 là 1.020 - 82.450 tế bào/ml tương ứng mức phú dưỡng eutrophic - polytrophic. Đông keo tụ sử dụng TRP-Ai cho kết quả tương đương nhưng ổn định hơn so với PAC, tối ưu tại liều lượng 15 - 20 mg/l ở pH hơi kiềm (8,0 - 8,5), đạt hiệu quả cao nhất là 93,7%. Hiệu quả keo tụ tốt trên các chi tảo Scenedesmus, Nitzschia, Cyclotella… nhưng không tốt trên Oscillatoria, Lyngbya và Gloeocapsa. Tiềm năng thu hồi tối đa đạt 28 - 83 mg/l trong đó thành phần vô cơ trong sản phẩm là 15,6 - 16,8 mg/l tương ứng 20 - 55% khối lượng. Sản phẩm thu hồi có hàm lượng hữu cơ cao, tỷ lệ protein và gluxit cao, tỷ lệ lipit thấp, tỷ lệ C:N là 15 - 20, không thích hợp làm thực phẩm chức năng, nguyên liệu biodiesel nhưng có thể xem xét làm nguyên liệu thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản, nguyên liệu biogas, phân bón hữu cơ, vật liệu hấp phụ.

     Từ khóa: Đông keo tụ, hồ phú dưỡng, thu hồi sinh khối, vi tảo nước ngọt.

     Nhận bài: 4/5/2021; Sửa chữa: 10/5/2021; Duyệt đăng: 15/5/2021.

     1. Đặt vấn đề

     Hiện nay, tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt ngày càng tăng cao. Tổng diện tích ao hồ nông thôn là 29.977 m², 100% diện tích đất ao hồ bị ô nhiễm không sử dụng được cho mục đích sinh hoạt; tổng diện tích ao hồ đang bị phú dưỡng là 8.250 m² (Bộ TN&MT, 2015). Đa số các hồ ở Hà Nội đều có kích thước vừa và nhỏ và tương đối nông, phải đối mặt với nhiều vấn đề chất lượng nước do ít có sự trao đổi với các vùng nước bên ngoài, đặc biệt là phú dưỡng. Phú dưỡng dẫn đến tăng trưởng không kiểm soát của tảo, làm phát sinh vi khuẩn lam có độc, suy giảm ôxy hòa tan, gia tăng chi phí xử lý nước, làm cho các hồ dần trở nên nông hơn… (Tạ Đăng Thuần, 2019).

     Một mặt quá trình phú dưỡng gây nhiều tác hại đối với môi trường sống, nhưng ở một phương pháp tiếp cận khác nếu sinh khối tảo được thu hồi vừa tạo nguồn nguyên liệu cho các hoạt động khác như ứng dụng trong sản xuất dược phẩm, thực phẩm chức năng, nhiên liệu sinh học... mà còn kiểm soát được phú dưỡng nguồn nước. Ở nhiều hồ nội đô, mật độ tảo có thể lên đến 10⁶ tế bào/ml nước tương ứng với sinh khối có thể lên đến 1,2 g/l (Tạ Đăng Thuần, 2019). Tảo là loài thực vật có tốc độ phát triển nhanh nhất thế giới, có khả năng tăng gấp đôi sinh khối chỉ với 24 giờ (Milledge và Heaven, 2013). Sinh khối vi tảo chứa khoảng 50% cacbon tính theo trọng lượng khô, hầu hết cacbon này có nguồn gốc từ cacbon dioxit, vì vậy, thu hồi sử dụng được 100 tấn sinh khối tảo giải quyết khoảng 183 tấn cacbon dioxit (Demirbas và Demirbas, 2010) là một giải pháp hạn chế khí nhà kính phát sinh. Trong khi đó, vào một số thời điểm tốc độ sinh sản của tảo trong ao, hồ phú dưỡng có thể lên đến 0,75 g/dm³.ngày có thể so sánh với các hệ thống ao nuôi thâm canh tảo là 0,2 - 2,7 g/dm³.ngày (Dębowski et al., 2013). Sau khi thu hồi, tùy vào đặc điểm nguồn nguyên liệu (tự nhiên hoặc nhân tạo) và phương pháp thu hồi mà sinh khối tảo có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất dược phẩm và thực phẩm chức năng, thức ăn chăn nuôi, vật liệu hấp phụ, nguyên liệu phân bón, than sinh học, khí sinh học, xăng sinh học và dầu sinh học (Milledge và Heaven, 2013).

     Việc thu tảo để phát triển nhiên liệu sinh học đã được nghiên cứu và đưa vào thực nghiệm với nhiều phương pháp khác nhau như: Lọc, ly tâm, đông keo tụ, tuyển nổi... Công nghệ cơ học và hóa học hoặc kết hợp giữa chúng được sử dụng phổ biến hơn cả do những ưu điểm về kinh tế và hiệu quả kỹ thuật chung. Trong đó, quá trình đông keo tụ cho hiệu quả cao, ổn định, cho phép tăng mật độ tảo trong dung dịch sau thu hồi lên 20 - 100 lần so với ban đầu và không có tính lựa chọn về chủng loài tảo (Barros et al., 2015). Hiệu quả của quá trình đông keo tụ phụ thuộc vào pH, độ cứng, độ mặn, cacbonat, thế zeta bề mặt và chất trợ đông keo tụ bổ sung (Barros et al., 2015). Đông keo tụ hóa học nhờ vào sự bổ sung các muối Fe, Al của sunphat hoặc clorua, các polymer, chitosan, tinh bột biến tính… cho hiệu quả cao nhưng khiến cho sản phẩm bị nhiễm bẩn bởi các hóa chất thêm vào. Do vậy, vấn đề quan trọng trong quá trình đông keo tụ là việc lựa chọn hóa chất đông keo tụ thân thiện môi trường; liều lượng và pH hoạt động của quá trình keo tụ (Milledge và Heaven, 2013; Barros et al., 2015).

     Nghiên cứu này được thực hiện với mục đích thử nghiệm xác định hiệu quả các chất trợ keo tụ khác nhau trong điều kiện thí nghiệm và đánh giá chất lượng sản phẩm sau thu hồi sinh khối tảo từ các hồ phú dưỡng, làm cơ sở ứng dụng ra thực tế. Trong đó, hai chất đông keo tụ được lựa chọn có nguồn gốc tự nhiên (tro núi lửa - TRP-Ai) hoặc nhân tạo (Poly Alumininum Chlorite - PAC), đều được sử dụng phổ biến trong quá trình xử lý sơ bộ nước thải.

     2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

     2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu

     Quần xã vi tảo được thu hồi từ các hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội (chọn 3 trong 20 hồ nghiên cứu). Trong đó, mức độ phú dưỡng được đánh giá trong năm 2020 và thử nghiệm thu hồi được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm với dung dịch hỗn hợp nước và tảo thực tế thu thập từ các hồ đã lựa chọn.

     2.2. Phương pháp nghiên cứu

     2.2.1. Phương pháp lấy mẫu và phân tích

     Lấy mẫu nước và tảo tại 20 hồ trên địa bàn Hà Nội bằng phương pháp lấy mẫu nước mặt tầng 0 - 20 cm (theo TCVN 6663-3: 2016) và phương pháp lấy mẫu phiêu sinh sử dụng lưới phiêu sinh có kích thước lỗ nhỏ hơn 10µm theo WWSEM 10300 (WEF và APHA, 2017) tại 4 thời điểm trong năm (tháng 3, 5, 7, 9). Tại mỗi hồ, mỗi thời điểm, tiến hành lấy mẫu hỗn hợp ở ít nhất 3 vị trí khác nhau trong hồ phụ thuộc hướng gió, kích thước, địa hình của hồ. Từ đó, các bước sau sẽ lựa chọn thời điểm có mật độ và thành phần đại diện cho các hồ đô thị và hồ nhận thải trên địa bàn Hà Nội làm nguyên liệu thí nghiệm.

     Bảng 1. Đặc điểm thủy văn và áp lực của các hồ nghiên cứu

TT	Tên hồ	Vị trí	Diện tích	Độ sâu trung bình	Ghi chú
			ha	m
1	Giảng Võ	Ba Đình	6.0	2.5-3	Hồ đô thị
2	Hai Bà Trưng		0.8	1.5-2.5	Hồ đô thị
3	Trúc Bạch		9.0	1.5-2	Hồ đô thị
4	Cần		7.7	2.5-3	Hồ nhận thải
5	Văn Chương	Đống Đa	5.1	1.5-3	Hồ đô thị
6	Ba Mẫu		4.6	2.5-3	Hồ đô thị
7	Quỳnh		6.5	1.5-2	Hồ nhận thải
8	Đống Đa		15.0	3-5	Hồ đô thị
9	Cầu Tình	Gia Lâm	3.2	2-4	Hồ nhận thải
10	Văn Quán	Hà Đông	1.7	1.5-3	Hồ đô thị
11	Thanh Nhàn	Hai Bà Trưng	0.9	2-4	Hồ đô thị
12	Thiền Quang		5.9	3-4	Hồ đô thị
13	Hoàn Kiếm	Hoàn Kiếm	12.0	1.5-2	Hồ đô thị
14	Linh Đàm	Hoàng Mai	73.0	2-3	Hồ đô thị
15	Yên Sở		137.0	1.5-2.5	Hồ đô thị
16	Ben	Long Biên	1.8	2-4	Hồ nhân thải
17	Tai Trâu		4.0	2-3	Hồ nhận thải
18	Kim Quan		6.3	3-4	Hồ đô thị
19	CV. Gia Lâm		3.5	1.5-2.5	Hồ đô thị
20	Tây	Tây Hồ	530.0	2.5-4	Hồ đô thị

     Đo đạc, phân tích các thông số: Độ trong thể hiện thông qua độ sâu đĩa secchi (độ sâu secchi - SD); ôxy hòa tan (DO) và pH được đo đạc trực tiếp ngoài hiện trường bằng máy đo đa chỉ tiêu; tổng chất rắn lơ lửng (TSS - phương pháp khối lượng), NO₃^-, NH₄⁺, PO₄^3-, tổng photpho (TP - phương pháp so màu), tổng nitơ (TN - phương pháp chưng cất), nhu cầu oxy hóa học (COD - phương pháp chuẩn độ), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD - phương pháp ủ 05 ngày), Coliform (phương pháp nhiều ống). Chỉ số chất lượng nước (WQI) được xác định nhằm đánh giá tổng hợp chất lượng nước các hồ nghiên cứu theo hướng dẫn của Quyết định số 1460:2019/QĐ-TCMT.

     Thành phần theo chi và mật độ tảo được xác định bằng phương pháp soi đếm tươi bằng khóa định loại tảo nước ngọt (Dương Đức Tiến và Võ Hành, 1997; Nguyễn Văn Tuyên, 2003). Mức độ phú dưỡng được các hồ nghiên cứu, nghiên cứu sử dụng các chỉ số độ sâu secchi, TN, TP, chlorophyll-a, mật độ tảo (Nguyễn Văn Tuyên, 2003) theo thang phân hạng trong Bảng 2.

     Bảng 2. Thang phân hạng mức độ phú dưỡng các hồ

Mức phú dưỡng	Chl-a (µg/l)	Độ sâu secchi (m)	TP (mg/l)	TN (mg/l)	Mật độ tảo (tế bào/ml)
Oligotrophic	<0.95	>8	<0.006	<0.1	50
Oligo-mesotrophic	0.95-2.6	4-8	0.006-0.012	0.1-0.3	50-100
Mesotrophic	2.6-7.3	2-4	0.012-0.024	0.3-0.5	100-1000
Eutrophic	7.3-20	1-2	0.024-0.048	0.5-1.2	1000-10,000
Polytrophic	20-56	0.5-1	0.048-0.096	1.2-2.3	10,000-50,000
Hypertrophic	56-155	0.25-0.5	0.096-0.192	2.3-9.0	50,000-500,000
Extremetrophic	>155	<0.25	0.192-384	>9.0	>500,000

     2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm

     Chuẩn bị thí nghiệm: Căn cứ kết quả lấy mẫu đợt 1 (tháng 3), chọn 3 hồ trong tổng số 20 hồ nghiên cứu đại diện cho các mức độ phú dưỡng khác nhau. Tại 3 hồ lấy mẫu nước mặt (có chứa tảo) làm nguyên liệu thí nghiệm (không làm giàu mẫu trước khi thu hồi) vào tháng 4 cùng năm.

     Công thức thí nghiệm: thí nghiệm dạng ma trận với 2 nhân tố: pH trong khoảng 6,5 - 8,5 được điều chỉnh bằng Ca(OH)₂ và CH₃COOH từ giá trị pH ban đầu trong nước xấp xỉ 7,5 (đối chứng) và 5 mức nồng độ chất trợ keo tụ nằm trong khoảng từ 0 đến 25 mg/l đối với cả TRP-Ai và PAC (trong ngưỡng khuyến cáo của nhà sản xuất 1-50 mg/l). Nguyên liệu thí nghiệm là mẫu nước lấy từ 3 hồ đã lựa chọn với giá trị mật độ và thành phần tảo khác nhau. Mỗi công thức thí nghiệm được lặp lại 3 lần, số lượng công thức thí nghiệm = 5 (giá trị pH) x 5 (nồng độ chất đông keo tụ) x 2 (chất đông keo tụ) x 3 (hồ) x 3 (lần lặp lại) = 450 mẫu.

    Tiến hành thí nghiệm: Lấy 500 ml mẫu tảo cho vào cốc thủy tinh 1000 ml, điều chỉnh pH trước khi thử nghiệm. Sử dụng các ống nghiệm có dung tích 50 ml, bổ sung dung dịch chất trợ keo tụ được pha loãng sao cho có liều lượng chất đông keo tụ sau phù hợp với yêu cầu nêu trên, lắc 200 vòng/phút trong vòng 15 phút, để lắng tự nhiên sau 30 phút, lấy mẫu trước và sau thí nghiệm.

     2.2.3. Đánh giá kết quả thí nghiệm

     Toàn bộ các thí nghiệm đều là thí nghiệm theo mẻ, do đó chỉ tiến hành đo đạc kết quả trước và sau khi thí nghiệm ở mỗi công thức thí nghiệm. Các thông số đánh giá:

     - Độ đục của dung dịch đo trực tiếp trên máy so màu UV/VIS

     - Mật độ tảo (tế bào/ml): được xác định bằng phương pháp soi đếm tươi bằng buồng đếm sinh vật phiêu sinh trên kính hiển vi độ phóng đại vật kính 10 - 40

     Mật độ tảo (tế bào/ml) = (T x1000 x V_cđ x 1000)/(A x N x V_mt)

     Trong đó:        T: số cá thể đếm được (tế bào)

A: diện tích ô đếm (mm^²)

N: số ô thực hiện đếm (N = 10)

V_cđ: thể tích mẫu cô đặc (ml)

V_mt: thể tích mẫu thu (l)

     - Thành phần tảo (phân loại đến chi): được xác định bằng khóa định loại như 2.2.1.

     Tỷ lệ chi (%) = Số lượng tế bào của chi/tổng số lượng tế bào tảo x 100%

     - Hiệu quả thu hồi được tính toán dựa vào công thức:

     Hiệu quả (%) = (Mật độ trước – Mật độ sau)/Mật độ trước x 100%

     - Sản phẩm thu hồi được bằng cách gạn phần huyền phù dưới đáy ống nghiệm, xác định khối lượng thu hồi, độ ẩm, tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

     - Sinh khối khô sau thu hồi được xác định bằng phương pháp khối lượng trên giấy lọc thường (kích thước 0,45 µm) – chỉ áp dụng với một số công thức đạt mật độ và thành phần tảo phù hợp sử dụng để đánh giá các thông số:

     + Thành phần chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS ở 550^oC - thể hiện cho chất hữu cơ)

     + Thành phần chất rắn vô cơ lơ lửng (FSS ở 550^oC - thể hiện cho chất vô cơ)

     + Thành phần protein, lipit, gluxit tổng số

     + Thành phần cacbon hữu cơ (OC), TN, TP của sản phẩm

     + Thành phần kim loại (Fe, Al, Cu, Pb, As, Hg, Cd) của sản phẩm

     3. Kết quả và thảo luận

     3.1. Mức độ phú dưỡng các hồ trên địa bàn Hà Nội

     Kết quả lấy mẫu 4 lần/năm tại 20 hồ nghiên cứu cho thấy các hồ nội đô bị ô nhiễm hữu cơ (thể hiện thông qua BOD và COD), dinh dưỡng N và P (thể hiện thông qua amoni, TN, photphat và TP), vi sinh vật (thể hiện thông qua tổng coliform), suy giảm ôxy hòa tan (DO) và có độ đục cao (thể hiện thông qua độ sâu secchi và TSS) so với quy chuẩn chất lượng nước mặt phục vụ mục đích cảnh quan (theo QCVN 08-MT:2019/BTNMT cột B1). Trong đó, hồ Văn Quán, Kim Quan, Văn Chương, Thiền Quang... là những đối tượng có mức độ chất lượng nước xấu do đồng thời có nhiều thông số môi trường không đảm bảo QCVN thể hiện thông qua giá trị WQI thấp hơn 25.

     Tỷ lệ thích hợp cho sự phát triển của tảo đối với N và P và 16:1 theo đó N và P hòa tan căn cứ vào tỷ lệ thay phiên nhau trở thành yếu tố giới hạn sự phát triển của tảo nổi trong môi trường nước (Scholten et al., 2005). Theo đó, tại các hồ Hai Bà Trưng, Văn Chương, Văn Quán, Thanh Nhàn, Thiền Quang, Linh Đàm, Yên Sở, hồ Ben tỷ lệ C:N > 16, P là nhân tố giới hạn sự phát triển của tảo; các hồ còn lại có N là nhân tố giới hạn. Căn cứ vào giá trị của nhân tố giới hạn và thang phân hạng (Bảng 2), kể cả trường hợp phân hạng theo độ sâu secchi, N hay P, tất cả các hồ nghiên cứu đều nằm ở mức phú dưỡng rất cao (Polytrophic) đến siêu phú dưỡng (Extremetrophic). Trong đó, mức độ phú dưỡng thuộc về hồ Văn Quán, Kim Quan, Thiền Quang, Văn Chương, Ben...

     Bảng 3. Hiện trạng chất lượng nước các hồ nghiên cứu

Tên hồ	SD	pH	DO	P-PO43-	N-NH4+	N-NO3-	COD	BOD	TSS	TN	TP	Coliform	WQI
	m	-	mg/l									MPN/100ml	-
Giảng Võ	0,80	7,56	4,17	0,036	0,68	0,49	21,5	15,7	24,7	2,32	0,25	4.100	64,1
Hai Bà Trưng	0,90	7,54	3,13	0,025	0,75	3,25	13,5	10,8	25,1	3,64	0,16	3.200	60,4
Trúc Bạch	0,58	6,79	4,55	0,032	0,58	0,26	24,5	17,1	34,7	2,76	0,28	4.600	70,5
Cần	0,46	7,29	4,55	0,371	0,67	0,28	26,4	16,1	35,4	2,17	0,64	3.500	66,4
Văn Chương	0,90	6,89	4,01	0,465	16,34	0,57	32,1	41,7	23,2	13,7	0,79	7.200	17,9
Ba Mẫu	0,72	7,34	3,45	0,022	0,65	0,42	29,5	20,7	28	2,77	0,32	5.200	60,2
Quỳnh	0,70	7,64	3,05	0,021	0,670	1,551	23,0	18,2	28,3	3,26	0,25	4.500	61,8
Đống Đa	0,60	7,12	5,14	0,038	0,621	0,312	24,3	18,3	32,2	2,82	0,28	5.050	69,1
Cầu Tình	0,70	7,63	3,35	0,021	0,462	0,353	42,1	31,6	29,4	2,66	0,44	6.800	53,9
Văn Quán	0,32	7,45	0,59	0,027	19,761	0,212	89,5	77,3	51,2	18,9	0,92	6.300	13,5
Thanh Nhàn	0,50	6,94	1,48	0,021	2,171	4,371	41,5	29,7	40,1	7,1	0,44	9.800	40,0
Thiền Quang	0,44	7,74	0,99	0,121	12,444	0,853	43,0	42,6	45,8	11,7	0,55	7.500	20,5
Hoàn Kiếm	0,64	8,39	1,45	0,031	0,172	0,138	93,5	60,2	28,8	6,44	0,97	2.400	38,0
Linh Đàm	0,54	7,34	2,58	0,011	0,408	2,939	23,0	17,9	29,6	3,99	0,24	4.800	66,2
Yên Sở	0,70	8,04	1,74	0,043	6,998	5,431	18,5	12,9	30,8	9,1	0,23	2.500	32,6
Ben	0,60	6,87	4,02	0,423	2,142	4,224	32,6	39,1	32,2	14,4	0,75	4.200	39,1
Tai Trâu	0,54	7,42	1,22	0,032	0,515	0,462	46,0	21,4	36,7	4,05	0,49	5.100	51,4
Kim Quan	0,36	7,24	0,67	0,442	16,990	0,537	77,5	67,4	63,7	16,6	1,22	9.100	14,5
CV, Gia Lâm	0,30	7,36	2,44	0,311	0,721	0,249	51,2	34,2	64,4	5,26	0,65	8.200	45,7
Tây	0,64	7,62	2,97	0,065	0,710	0,221	45	25,8	32	3,19	0,52	6.500	53,6
QCVN 08-MT		5,5-9	4	0,3	0,9	10	30	15	50	0	0	7.500	-

Hình 1. Mật độ tảo và nồng độ diệp lục trong nước các hồ nghiên cứu

     Trong 20 hồ nghiên cứu tại các thời điểm thu mẫu có xuất hiện 60 chi tảo thuộc về 6 ngành: Vi khuẩn lam có 14 chi (phổ biến là Merismopedia, Anphanocapsa, Microcystis, Oscillatoria, Lyngbia...), tảo lục có 19 chi (phổ biến là Scenedesmus, Chlorella, Pediastrum, Ankistrodesmus...), tảo cát có (phổ biến là Naviculla, Nitzschia, Cyclotella), tảo mắt có 5 chi (phổ biến là Euglena và Phacus), ngoài ra, còn 7 chi tảo thuộc ngành tảo giáp và tảo ánh vàng. Trong đó tảo lục là ngành có mức độ đa dạng cao nhất chiếm tỷ lệ số chi tảo lớn trong khi vi khuẩn lam thường là nhóm phong phú chiếm tới gần 66% về mật độ tổng số. Tại mỗi một hồ, số lượng chi tảo tìm thấy 13 - 38 chi trong đó hồ Yên Sở, Thanh Nhàn, Hai Bà Trưng, Giảng Võ là các hồ có mức độ đa dạng thành phần tảo cao. Hồ Văn Quán, Thanh Nhàn, Ben, Tai Trâu... đa dạng về thành phần vi khuẩn lam trong khi tại hồ Đống Đa, Trúc Bạch, hồ Tây, tảo lục chiếm ưu thế hơn; tỷ lệ tảo cát lớn xuất hiện ở hồ công viên Gia Lâm, Thiền Quang, Cầu Tình...

     Mật độ tảo tại các lần lấy mẫu năm 2020 là 1.020 - 82.450 tế bào/ml trong đó, trung bình hồ là 5.100 - 14.300 tế bào/ml, đặc biệt cao tại hồ Văn Quán, Thiền Quang, Trúc Bạch, Thanh Nhàn, Hữu Tiệp, Đống Đa (trên 10.000 tế bào/ml), các hồ còn lại có mật độ thấp hơn trong đó đặc biệt thấp tại hồ công viên Gia Lâm, Hai Bà Trưng, Linh Đàm, Giảng Võ... Kết quả này hoàn toàn tương đồng với kết quả nghiên cứu tại các hồ tiếp nhận nước thải sinh hoạt, nước chảy tràn... nhưng cao hơn nhiều so với các sông, kênh mương tự nhiên (Tạ Đăng Thuần, 2019).

     Như vậy, căn cứ vào phân lớp theo mật độ tảo, tất cả các hồ nằm trong khoảng phú dưỡng (Eutrophic gồm 14 hồ) và phú dưỡng cao (Polytrophic gồm 6 hồ). Phân hạng bằng phương pháp này thấp hơn một mức so với đánh giá theo mức độ dinh dưỡng N và P. Ngoài ra, một số hồ có mật độ tảo cao thì cũng bị ô nhiễm dinh dưỡng (như hồ Văn Quán, Thiền Quang, Thanh Nhàn...) nhưng một số hồ có mật độ tảo thấp trong khi ô nhiễm dinh dưỡng cao (hồ Văn Chương, Linh Đàm, công viên Gia Lâm...) và ngược lại, một số hồ có mật độ tảo cao trong khi nồng độ dinh dưỡng thấp (như hồ Đống Đa, Hồ Trúc Bạch). Điều này là do ảnh hưởng của mối quan hệ chặt chẽ giữa dinh dưỡng và tảo theo 2 xu hướng: (1) Dinh dưỡng cao thúc đẩy tăng trưởng sinh khối tảo; (2) tảo phát triển trong nước làm giảm nồng độ chất ô nhiễm. Trong khi đó, nhiều tác giả nhấn mạnh rằng việc đánh giá phú dưỡng cần xem xét dựa trên khả năng bùng nổ về thực vật nói chung trong đó có tảo và tảo độc (Scholten et al., 2005). Nếu sự bùng nổ của tảo là yếu tố quyết định mức độ phú dưỡng, thì các hồ nghiên cứu có thể xếp ở mức phú dưỡng từ Eutrophic đến Polytrophic.

     Căn cứ vào kết quả trên, lựa chọn 3 hồ là hồ Linh Đàm, Công viên Gia Lâm và Tai Trâu để tiến hành lấy mẫu bố trí thí nghiệm (mẫu hỗn hợp được lấy 1 lần vào tháng 4/2020). Đặc điểm mẫu thí nghiệm trước khi đông keo tụ như sau:

     (1) Hồ Linh Đàm, mật độ tảo là 5.170 tế bào/ml (là hồ có mật độ tảo thấp nhất trong các hồ được lựa chọn) với 16 chi tảo trong đó tảo lục chiếm trên 52,19%, vi khuẩn lam chiếm 45,4%, còn lại là tảo mắt và tảo cát; 02 chi phổ biến là Scenedesmus (chiếm 37,79%) và Oscillatoria (chiếm 27,10%); không có các chi tảo có độc.

     (2) Hồ Tai Trâu, mật độ tảo là 10.600 tế bào/ml với 13 chi (là mẫu tảo kém đa dạng nhất về thành phần trong số các hồ nghiên cứu). Trong đó, tảo lam chiếm ưu thế về cả thành phần và mật độ với 71,8%, đặc biệt, vi khuẩn lam dạng sợi Lyngbya và dạng tập đoàn Gloeocapsa chiếm ưu thế với lần lượt 40,72% và 24,43%. Tất cả các ngành tảo còn lại chiếm dưới 30% trong đó chỉ có 3 chi tảo lục (Scenedesmus chiếm ưu thế với 19%), 2 chi tảo cát (Nitzschia và Cyclotella) và 2 chi tảo mắt (Euglena và Phacus); không có các chi tảo có độc.

     (3) Hồ công viên Gia Lâm, mật độ tảo là 52.820 tế bào/ml với 21 chi tảo (là mẫu đa dạng và phong phú nhất trong các hồ thí nghiệm): Tảo lục 24,8% với Scenedesmus là chi phổ biến nhất chiếm tuyệt đại đa số (23,93%); vi khuẩn lam chiếm 13,8% với tảo sợi Oscillatoria chiếm tới 10,22%; tảo cát chiếm ưu thế lớn nhất với gần 60% trong đó Nitzschia, Cyclotella và Naviculla lần lượt chiếm 36,33%; 14,56% và 7,13%; còn lại là tảo giáp và tảo mắt đều là các chi có tỷ lệ rất nhỏ, không có các chi tảo có độc.

     3.2. Hiệu quả thu hồi tảo bằng công nghệ đông keo tụ

     Để tăng cường hiệu quả của đông keo tụ và lắng trọng lực trong quá trình thu hồi sinh khối tảo từ nước hồ phú dưỡng, trong nghiên cứu này bên cạnh việc điều chỉnh pH của môi trường còn tiến hành bổ sung thêm TRP-Ai và PAC nhằm hỗ trợ đông keo tụ. Cơ chế của cả hai quá trình là bằng các hạt keo chứa kim loại hóa trị cao để lôi cuốn các tế bào tảo kết dính lại với nhau và lắng xuống đáy ống, bình thí nghiệm. Kết quả cho thấy có sự khác biệt rất lớn giữa các mẫu có bổ sung hóa chất đông keo tụ (cả TRP-Ai và PAC) với các mẫu không sử dụng hóa chất ở tất cả các pH thử nghiệm. Trong đó, hiệu quả thu hồi tăng từ 2,9 - 32,9% lên 38,1 - 93,7% khi bổ sung hóa chất đông keo tụ (Hình 2).

     Sự khác biệt giữa các công thức thí nghiệm cũng chỉ ra pH ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả thu hồi bằng đông keo tụ, cụ thể hiệu quả thu hồi tăng tuyến tính với giá trị pH. Tại pH thấp hơn so với môi trường ban đầu, hiệu quả thu hồi chỉ đạt được 38,0 - 90,1% đối với TRP-Ai và 49,0 - 89,2% đối với PAC nhưng khi pH trên mức trung tính, các giá trị này lần lượt là 56,7 - 93,7% và 65,2 - 92,1%. Như vậy, trong ngưỡng xử lý từ 10 đến 25 mg/l của TRP-Ai và PAC, pH tăng lên 0,5 đơn vị, hiệu quả xử lý tăng từ 0,8 đến 11,0% với mức tăng trung bình là 3,3% về số lượng tế bào thu hồi được so với mật độ ban đầu (Hình 2).

Hình 2. Hiệu quả thu hồi tảo bằng đông keo tụ hóa học và lắng trọng lực

     Tương tự như vậy nhưng với xu thế kém rõ ràng hơn, mật độ tảo sau khi lắng giảm xuống đáng kể khi tăng liều lượng chất đông keo tụ sử dụng. Tại liều lượng hóa chất sử dụng là 10 mg/l của TRP-Ai và PAC, hiệu quả thu hồi đạt 38,1 - 83,1%; tại liều lượng 15 mg/l, hiệu quả thu hồi tăng lên đến 53,4 - 86,1%; khi lên đến liều lượng cao nhất được sử dụng là 25 mg/l, hiệu quả thu hồi đạt được 70,9 - 93,7% (Hình 2). Tuy nhiên, nếu xem xét tại từng pH và từng hóa chất đông keo tụ khác nhau, hiệu quả không tăng tuyến tính khi tăng lượng hóa chất sử dụng. So sánh giữa các hóa chất sử dụng, hiệu quả trung bình của TRP-Ai thấp hơn so với PAC tại cùng một pH và cùng một liều lượng sử dụng, tuy nhiên mức độ ổn định của phương pháp đông keo tụ sử dụng TRP-Ai cao hơn so với PAC. Điều này có thể là do cơ chế tác động giữa chất đông keo tụ với tế bào/tập đoàn tảo, trong khi TRP-Ai hình thành các hạt keo vô cơ-hữu cơ của Fe₂(SO₄)₃ hoặc Al₂(SO₄)₃ với tế bào tảo thì PAC hình thành các hạt keo hữu cơ-hữu cơ (Barros et al., 2015). Khi đó, hiệu quả lắng của hạt keo sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điện tích, kích thước và khối lượng riêng của hạt.

     Bên cạnh hiệu quả thu hồi được xác định thông qua mật độ tảo, độ đục của dung dịch sau thu hồi cũng được xác định cho thấy TRP-Ai hoạt động tốt hơn PAC (Hình 3). Cụ thể, sau thử nghiệm, mặc dù mật độ tảo còn lại không cao, nhưng rất nhiều tế bào tảo và tập đoàn tảo bị phá vỡ. Các tế bào này không được tính toán trong mật đột tảo còn lại (đối với tế bào tảo sống đơn lẻ) hoặc làm tăng độ đục của nước do giải phóng sắc tố, dịch nhày ra ngoài môi trường (đối với tập đoàn tảo). Tất cả các quá trình trên đều làm cho độ đục của nước sau xử lý bằng PAC cao hơn so với TRP-Ai ở cùng hiệu quả thu hồi. Ngoài ra, nếu TRP-Ai tồn tại ở dạng huyền phù thì PAC tồn tại ở dạng dung dịch có màu vàng cũng cản trở khả năng truyền quang của nước. Tuy nhiên, hầu hết các dãy thí nghiệm đều cho thấy sự tương quan có ý nghĩa thống kê giữa độ đục và hiệu quả thu hồi (với R = 0,82 - 0,96; p = 0,05) cho thấy kiểm soát mật độ tảo là giải pháp hiệu quả để kiểm soát phú dưỡng bao gồm cả giảm mật độ tảo (trực tiếp) và giảm độ đục (gián tiếp).

Hình 3. Mối quan hệ giữa hiệu quả thu hồi và độ đục sau đông keo tụ

     Ở mật độ ban đầu 5.170; 10.600 và 52.820 tế bào/ml, hiệu quả xử lý lần lượt nằm trong khoảng 38 - 82%; 61 - 87% và 65 - 93% thể hiện xu thế tăng nhẹ. Tuy nhiên, do mật độ ban đầu giữa các công thức hơn kém nhau lần lượt 5 lần trên từng cặp công thức, nên mặc dù hiệu quả xử lý tăng nhưng chất lượng môi trường sau thu hồi chưa chắc đã tăng tương ứng. Do hiệu quả xử lý của phương pháp này cao hơn so với phương pháp lắng trọng lực (đối chứng), mật độ tảo sau thu hồi vào khoảng 760 - 3.200; 2.400 - 5.100 và 4.100 - 17,000 tế bào/ml sau xử lý tương ứng với các mật độ ban đầu thử nghiệm. Sau thu hồi, mức độ phú dưỡng của nước tính theo mật độ tảo thường giảm 2 bậc. Ví dụ, công thức có mật độ 5.170 tế bào/ml giảm từ Eutrophic xuống còn Mesotrophic ở 07/40 công thức thí nghiệm; Tương tự, công thức có mật độ 10.600 tế bào/ml giảm từ Polytrophic xuống Meso-Eutrophic trong 38/40 công thức; Cá biệt, công thức 52.820 tế bào/ml giảm 3 bậc phú dưỡng từ Hypertrophic xuống Meso-Eutrophic trong 08/40 công thức thí nghiệm đã thực hiện.

     Bảng 4. Mật độ tảo trong nước trước và sau khi đông keo tụ

Công thức Mật độ/pH		Trước	Đối chứng	TRP-Ai (mg/l)				PAC (mg/l)
				0,1	0,15	0,2	0,25	0,1	0,15	0,2	0,25
5.170 TB/ml	6,5	5.170	5.020	3.200	2.300	1.950	1.276	2.620	1.882	1.502	1.460
	7	5.170	4.900	2.830	1.940	1.760	1.140	2.460	2.050	1.100	960
	7,5	5.170	4.740	2.650	2.150	1.440	1.090	2.790	1.675	1.300	1.120
	8	5.170	4.360	2.240	1.530	1.170	760	1.800	1.155	890	760
	8,5	5.170	4.200	1.600	1.210	1.200	770	1.540	1.045	803	870
10.600 TB/ml	6,5	10.600	9.800	4.100	3.940	3.340	2.500	5.100	4.940	3.390	3.080
	7	10.600	9.600	4.000	3.440	3.040	1.860	5.000	4.040	2.400	2.800
	7,5	10.600	8.760	3.540	2.630	2.970	1.660	4.440	4.730	2.900	2.860
	8	10.600	8.200	3.190	2.220	2.300	1.400	4.890	3.720	2.600	2.910
	8,5	10.600	8.090	2.980	1.650	1.500	1.280	2.980	3.050	1.800	2.480
52.820 TB/ml	6,5	52.820	44.900	17.250	11.520	6.560	5.640	16.100	12.060	8.070	7.500
	7	52.820	42.400	16.050	9.830	5.850	4.770	16.290	9.580	11.400	5.710
	7,5	52.820	38.500	15.100	10.440	5.160	4.120	18.700	7.600	6.727	4.280
	8	52.820	36.700	12.800	8.370	5.700	4.260	13.150	8.010	9.860	4.150
	8,5	52.820	35.440	8.940	7.360	4.720	3.320	9.310	8.900	4.680	6.110

Ghi chú: Phân mức phú dưỡng căn cứ mật độ tảo

<100 tế bào/ml	Oligotrophic	5.000-10.000	Eutrophic
100-1.000	Mesotrophic	10.000-50.000	Polytrophic
1.000-5.000	Meso-Eutrophic	>50.000	Hypertrophic

     3.3. Chất lượng sinh khối tảo sau thu hồi và đề xuất giải pháp tận thu

     Thành phần tảo còn lại cũng là tiêu chí quan trọng để đánh giá hiệu quả kiểm soát phú dưỡng do nó liên hệ mật thiết với tỷ lệ và khả năng nhóm tảo nào trở thành ưu thế trong hồ sau đó. Khi tăng nồng độ chất đông keo tụ, ở hầu hết các quần xã tảo, mật độ của các chi tảo đều giảm mạnh tuy nhiên tỷ lệ của chúng có thể tăng hoặc giảm so với ban đầu. Tỷ lệ của Gloeocapsa, Lyngbya và Oscillatoria đều tăng nhẹ trong khi tỷ lệ của Nitzschia, Naviculla và Scenedesmus trong nhiều mẫu giảm đáng kể so với ban đầu. Tuy nhiên, sự gia tăng tỷ lệ này không làm thay đổi chi/loài tảo ưu thế sau khi thu hồi, ví dụ trước và sau xử lý Scenedesmus, Lyngbya và Nitzschia vẫn là các chi chiếm ưu thế tại từng mẫu. Mối quan hệ này tuyến tính với nồng độ chất đông keo tụ sử dụng.

     Kết quả này cho thấy, công nghệ lắng trọng lực (đông keo tụ tự động) hay đông keo tụ sử dụng chất trợ keo tụ áp dụng tốt với quần xã tảo có tảo cát, tảo lục đơn bào hoặc tập đoàn như Nitzschia, Naviculla, Cyclotella, Scenedesmus, Chlorella chiếm ưu thế trong khi không phù hợp với các quần xã có vi khuẩn lam dạng sợi và tập đoàn có màng nhày như Gloeocapsa, Lyngbya và Oscillatoria. Điều này phụ thuộc vào cơ hội tiếp xúc giữa chất đông keo tụ với thành tế bào (ví dụ Gloeocapsa có màng nhày dày, khó đông keo tụ) và khối lượng riêng của bông keo tạo thành (ví dụ tế bào đơn lẻ của tảo cát, tảo lục - Nitzschia, Chlorella... có khối lượng riêng lớn hơn vi khuẩn lam dạng sợi - Lyngbya và Oscillatoria).

Hình 4. Tỷ lệ thành phần các nhóm tảo nổi trong nước trước và sau thí nghiệm

     Sau khi sinh khối tảo lắng xuống đáy bình, gạn phần nước trong, phần huyền phù dưới đáy các mẫu nước hồ Linh Đàm, Tai Trâu và Công viên Gia Lâm lần lượt có khối lượng 283,6; 412,7 và 639,5 mg/l. Lượng vật chất này gồm có sinh khối tảo, chất rắn lơ lửng, chất đông keo tụ bổ sung... có độ ẩm vào khoảng 84 - 93% tương đương với tỷ lệ vật chất khô vào khoảng 7 - 16%. Kết quả này tương đương với kết quả tách nước bằng công nghệ đông keo tụ sử dụng các hóa chất khác như FeCl₃ hay chitosan (Salim et al., 2011; Barros et al., 2015).

      Lọc sản phẩm qua giấy lọc thường, kết quả phân hàm lượng tổng chất rắn (TSS - của sản phẩm sau sấy 105^oC) cao nhất đạt 28,4 - 83,1 mg/l trong đó 15,6 - 16,8 mg/l là chất rắn lơ lửng vô vơ (FSS - khối lượng chất rắn còn lại sau nung 550^oC) đại diện cho các thành phần trơ trong chất rắn thu hồi lần lượt chiếm 55; 35 và 20% so với tổng chất rắn thu được. Lượng chất rắn này có thể là các thành phần khoáng vật tồn tại ở dạng hạt sét, hạt limon trong nước, chất đông keo tụ và các thành phần trơ khác, với áp lực chủ yếu từ quá trình chảy tràn đô thị, kết quả này sẽ không khác biệt đáng kể giữa các hồ nghiên cứu. Bên cạnh các thành phần khoáng vật, khối lượng chất rắn lơ lửng vô cơ còn bao gồm cả thành phần tro trong sinh khối (khoáng chất trong tế bào tảo).

     Do vậy, lượng chất rắn hữu cơ đại diện cho sinh khối tảo và vi sinh vật khác lần lượt là 45; 65 và 80% về khối lượng lần lượt tương ứng với lượng chất hữu cơ 12,8; 29,7 và 66,3 mg/l. Giá trị này tương ứng với hàm lượng vật chất hữu cơ (OM) tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước bao gồm cả sinh khối tảo, tế bào các vi sinh vật khác và các tàn dư hữu cơ không qua giấy lọc thường. Ví dụ, khi mật độ tảo là 52.820 tế bào/ml, lượng chất rắn thu được khi thu hồi sinh khối vào khoảng 83 mg/l trong đó 80% là chất hữu cơ, 20% là chất rắn vô cơ. Tuy nhiên, giả thiết thành phần tro trong tế bào tảo chiếm khoảng 5 - 10% khối lượng sinh khối, thì thành phần tạp cũng chiếm trên 10 - 15% khối lượng chất rắn thu hồi được. Tại những mật độ tảo thấp hơn, tỷ lệ này lên đến gần 50% cho thấy mức độ tạp nhiễm rất lớn trong sinh khối. Do vậy, sinh khối tảo sau khi thu hồi không thể áp dụng làm thực phẩm chức năng, tuy nhiên vì trong thành phần không có các loài tảo độc nên có thể xem xét làm nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi hoặc nuôi trồng thủy sản (Nguyễn Văn Tuyên, 2003).

     Bảng 5. Đặc điểm hóa học các mẫu tảo thu hồi được

Thông số	Đơn vị	Hồ Linh Đàm	Ao Tai Trâu	Hồ Công viên Gia Lâm
Mật độ tảo ban đầu	TB/ml	5.170	10.600	52.820
Độ ẩm sản phẩm	%	87-93	85-93	84-90
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)	mg/l	28,4	45,4	83,1
Chất rắn lơ lửng bay bơi (VSS)	mg/l	12,8	29,7	66,3
Chất rắn lơ lửng vô cơ (FSS)	mg/l	15,6	15,7	16,8
Protein tổng số	%	29,42	33,51	28,65
Gluxit tổng số	%	39,56	34,14	35,22
Lipit tổng số	%	14,73	16,29	18,71
C hữu cơ (OC)	%	9,841	12,531	10,432
N tổng số	%	0,669	0,749	0,539
P tổng số	%	0,105	0,118	0,091
Fe tổng số(*)	mg/kg	0,025-0,034	0,020-0,042	0,032-0,055
Al tổng số(*)	mg/kg	0,031-0,076	0,078-0,112	0,086-0,106
Cu tổng số(*)	mg/kg	0,009-0,012	0,015-0,014	0,015-0,011
Pb tổng số	mg/kg	≤ 0,01	≤ 0,01	≤ 0,01
As tổng số	mg/kg	≤ 0,01	≤ 0,01	≤ 0,01
Hg tổng số	mg/kg	≤ 0,005	≤ 0,005	≤ 0,005
Cd tổng số	mg/kg	≤ 0,01	≤ 0,01	≤ 0,01

     Trong tổng số chất hữu cơ, protein chiếm 28,6 - 33,5%, các mẫu có thành phần vi khuẩn lam chiếm ưu thế có hàm lượng protein cao hơn; làm lượng gluxit tổng số chiếm 34,1 - 39,4%; hàm lượng lipit tổng số từ 14,7 - 25,2%. Với hàm lượng protein và gluxit cao, hàm lượng lipit thấp, sinh khối tảo thu được không thích hợp sử dụng làm nguyên liệu biodiesel (Demirbas và Demirbas, 2010) nhưng tương đối phù hợp làm nguyên liệu cho xăng sinh học, khí sinh học (Dębowski et al., 2013), nguyên liệu phân bón, than sinh học (Mulbry et al., 2005). Thành phần tảo lục và tảo cát chiếm ưu thế, lượng sinh khối cấu thành từ gluxit khá cao, sinh khối tảo cơ bản có thể sử dụng làm vật liệu hấp phụ (He và Chen, 2014).

Trường hợp sử dụng làm nguyên liệu biogas, xăng sinh học, phân bón, thức ăn chăn nuôi và NTTS, do các quá trình sinh học khi tận thu sẽ chịu ảnh hưởng lớn bởi tỷ lệ các dinh dưỡng vi lượng và đa lượng trong sinh khối tảo sử dụng, nên C, N và P tổng số trong sinh khối thu được được phân tích cho kết quả như sau: hàm lượng C tổng số vào khoảng 9,8 - 12,5%; hàm lượng N tổng số vào khoảng 0,5 - 0,7%; hàm lượng P tổng số xấp xỉ 0,1% về khối lượng trong chất rắn thu được. Như vậy, chỉ số C:N:P của hồ Linh Đàm, Tai Trâu và hồ công viên Gia Lâm lần lượt là 94:6:1; 106:6:1 và 114:6:1 đều nằm trong khoảng phổ biến của giá trị giới hạn sinh trưởng của tảo (Scholten et al., 2005). Tỷ lệ C:N trong sản phẩm vào khoảng 15 - 20, cao hơn trong đất, thấp hơn so với phân gia súc, gia cầm và thấp hơn rất nhiều so với than bùn, nhưng thích hợp với các loài vi khuẩn, xạ khuẩn sử dụng chủ yếu trong quá trình ủ phân (Mulbry et al., 2005). Bên cạnh đó, do hàm lượng N cao, sinh khối tảo phù hợp để bổ sung vào các nguyên liệu thiếu N trong quá trình yếm khí với C:N tối ưu là 5:1 - 20:1 phù hợp với quá trình lên men, metan hóa (Dębowski et al., 2013). Bên cạnh đó, có thể sử dụng trực tiếp sinh khối tảo làm nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ, với thành phần hữu cơ chiếm từ 45 - 80% về khối lượng đảm bảo QCVN 01-189:2019/BNNPTNT (trên 20%).

Bên cạnh các thành phần đa lượng, sinh khối tảo thu được từ các phương pháp khác nhau đã được sử dụng để phân tích Fe, Al và Cu tồn lưu do hóa chất sử dụng, trong đó, kết quả phân tích các sản phẩm hỗn hợp sinh khối tảo thu được từ lắng trọng lực, ly tâm, lọc màng... cho kết quả không khác biệt đáng kể với nhau trong khi đó, các kết quả hàm lượng Fe, Al tổng số cao nhất đều đạt được tại công thức sử dụng hàm lượng PAC cao nhất, thấp hơn một chút tại các công thức có hàm lượng TRP-Ai cao nhất. Tuy nhiên, hàm lượng tồn lưu của kim loại Fe, Al và Cu tại các công thức thu hồi cho hiệu quả cao tối ưu, hàm lượng của các kim loại độc như As, Hg, Cd, Pb đều thấp hơn nhiều lần so với giới hạn cho phép của các kim loại trong thức ăn chăn nuôi (QCVN  01-183:2016/BNNPTNT), trong đất (QCVN 03-MT:2015/BTNMT) hoặc trong phân bón (QCVN 01-189:2019/BNNPTNT)

4. Kết lu

     Hầu hết các hồ nghiên cứu bị ô nhiễm hữu cơ, vi sinh vật, suy giảm ôxy hòa tan, đục và có mức dinh dưỡng cao đến rất cao. Mật độ tảo năm 2020 là 1.020-82.450 tế bào/ml trong đó lần lượt là 5.170; 10.600 và 52.820 tế bào/ml tại 3 hồ được lựa chọn cho thí nghiệm, tương ứng mức eutrophic - polytrophic. Đông keo tụ sử dụng TRP-Ai cho kết quả tương đương nhưng ổn định hơn so với PAC, tối ưu tại liều lượng 15 - 20 mg/l ở pH hơi kiềm (8,0 - 8,5), đạt hiệu quả cao nhất là 93,7%. Tiên lượng khi áp dụng trong thực tế, hiệu quả kiểm soát tại các ao/hồ bị bùng nổ sinh khối tảo, bằng công nghệ xử lý tại chỗ hoặc chuyển vị giúp hồ giảm 2 - 3 bậc phú dưỡng. Hiệu quả keo tụ tốt trên các chi tảo Scenedesmus, Nitzschia, Cyclotella… nhưng không tốt trên Oscillatoria, Lyngbya và Gloeocapsa. Tiềm năng thu hồi tối đa đạt 28 - 83 mg/l trong đó thành phần vô cơ trong sản phẩm là 15,6 - 16,8 mg/l tương ứng 20 - 55% khối lượng. Sản phẩm thu hồi có hàm lượng hữu cơ cao, tỷ lệ protein và gluxit cao, tỷ lệ lipit thấp, tỷ lệ C:N là 15 - 20 không thích hợp làm thực phẩm chức năng, nguyên liệu biodiesel nhưng có thể xem xét làm nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản, nguyên liệu biogas, phân bón hữu cơ, vật liệu hấp phụ.

     Lời cảm ơn

     Xin trân trọng cảm ơn Học viện nông nghiệp Việt Nam đã cấp kinh phí thực hiện nghiên cứu này thông qua đề tài mã số T2020-04-22; phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ môi trường và Viện Nghiên cứu tăng trưởng xanh đã cung cấp địa điểm, phương tiện thực hiện thí nghiệm.

Nguyễn Thị Thu Hà^1*, Đinh Tiến Dũng², Lê Thị Hường², Đỗ Phương Chi²

¹ Bộ môn Công nghệ môi trường, khoa Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

² Trung tâm Phân tích và Chuyển giao Công nghệ môi trường, Viện Môi trường nông nghiệp

(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng Việt II/2021)

     Tài liệu tham khảo

1. Barros AI., Gonçalves AL., Simões M. and Pires JC. (2015). Harvesting techniques applied to microalgae: a review. Renewable and sustainable energy reviews. 41: 1489-1500.

2. Bộ TN&MT (2015). Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia 2014 - Môi trường nông thôn. NXB Tài nguyên môi trường và Bản đồ Việt Nam. Hà Nội.

3. Dębowski M., Zieliński M., Grala A. and Dudek M. (2013). Algae biomass as an alternative substrate in biogas production technologies. Renewable and sustainable energy reviews. 27: 596-604.

4. Demirbas A. and Demirbas MF. (2010). Algae energy: algae as a new source of biodiesel. Springer Science and Business Media. trang trang.

5. Dương Đức Tiến and Võ Hành (1997). Tảo nước ngọt Việt Nam - Phân loại bộ tảo lục (Chlorococcales). NXB Nông nghiệp.

6. He J. and Chen JP. (2014). A comprehensive review on biosorption of heavy metals by algal biomass: materials, performances, chemistry and modeling simulation tools. Bioresource technology. 160: 67-78.

7. Milledge JJ. and Heaven S. (2013). A review of the harvesting of micro-algae for biofuel production. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 12(2): 165-178.

8. Mulbry W., Westhead EK., Pizarro C. and Sikora L. (2005). Recycling of manure nutrients: use of algal biomass from dairy manure treatment as a slow release fertilizer. Bioresource technology. 96(4): 451-458.

9. Nguyễn Văn Tuyên (2003). Đa dạng sinh học tảo thủy vực nội địa Việt Nam - Triển vọng và Thách thức. NXB Nông nghiệp. 499.

10. Salim S., Bosma R., Vermuë M. H. and Wijffels R. H. (2011). Harvesting of microalgae by bio-flocculation. Journal of applied Phycology. 23(5): 849-855.

11. Scholten MC., Foekema EM., Dokkum HP., Jak RG. and Kaag NH. (2005). Eutrophication management and ecotoxicology. Springer Science and Business Media.

12. Tạ Đăng Thuần (2019). Phân tích sự biến đổi theo mùa của các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của tảo ở một số hồ nội đô Hà Nội sử dụng mô hình phú dưỡng. Tạp chí Khoa học Thủy lợi và Môi trường. 64: 60-68.

13. WEF and APHA (2017). Standard methods for the examination of water and wastewater. American Public Health Association (APHA): Washington, DC, USA. 23rd ed.

Harvesting of algae biomass in eutrophicated lakes IN HANOI by coagulation and flocculation Nguyen Thi Thu Ha1*, Đinh Tien Dung2; Le Thi Huong2; Đo Phương Chi2 1 Department of Environmental Technology, Faculty of Environment Vietnam National University of Agriculture (VNUA) 2 Centre for Environment Analysis and Technology Transfer, Institute for Agricultural Environment (IAE)      SUMMARY      This study took samples of microalgae and water in 20 lakes in Hanoi, selected eutrophic lakes to harvest algal biomass by a coagulation and flocculation experiment. Most of the lakes had been polluted with organic matter, microorganisms, turbid, low dissolved oxygen and high level of nutrients. The density of algae was 1,020-82,450 cells.ml-1; and 5,170; 10,600 and 52,820 cells.ml-1 respectively in 03 experimental lakes, corresponding to eutrophic - polytrophic levels. TRP-Ai flocculator gave equivalent but more stable results than PAC, optimal at a dose of 15-20 mg.l-1 while pH was 8.0 - 8.5, with the best efficiency reached 93.7%. Flocculation was good on the genera Scenedesmus, Nitzschia, Cyclotella etc. but not suitable for Oscillatoria, Lyngbya, Gloeocapsa etc. The maximum potential harvest was 28-83 mg.l-1 in which the inorganic content of the product was 15.6-16.8 mg.l-1, corresponding to 20-55% by weight. Harvest products had high organic content, high protein and carbohydrate ratio, low lipid ratio, C:N ratio of 15-20 were not suitable as pharmaceuticals, biodiesel but could be considered as raw materials for animal or aquaculture food, biogas, organic fertilizers, adsorbent materials.      Keywords: biomass harvesting, coagulation and flocculation, eutrophicated lakes, freshwater algae.