Xử lý hiệu quả nước thải thủy sản

Spirulina sp. LEB18 khi nuôi trong môi trường nước thải thuỷ sản được bổ sung 25% chất dinh dưỡng môi trường Zarrouk cho hiệu quả xử lý nước thải và hấp thu kim loại nặng hiệu quả

Với hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày đặc, có thể nói thuỷ sản đã và đang được xem là một trong những thế mạnh của nền kinh tế Việt Nam chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu ngành công nghiệp. Nhu cầu thuỷ sản trong và ngoài nước tăng trong khi nguồn tài nguyên thiên nhiên đang dần càng kiệt, đó là lý do ngành nuôi trồng thuỷ sản ra đời để bù đắp sự thiếu hụt đó cũng như đáp ứng nhu cầu nội địa lẫn nước ngoài. 

Đi cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành nuôi trồng thuỷ sản trong những năm gần đây là những điều tiêu cực khó tránh khỏi. Một trong số đó là vấn đề xử lý nước thải của các ao nuôi hay cơ sở nuôi trồng thuỷ sản. Nước thải bao gồm nước thải trong quá trình nuôi trồng ( nước thải từ nuôi tôm, cá,…) và nước thải trong quá trình chế biến, chứa hàm lượng cao BOD, COD , Nitơ và các vi sinh vật gây bệnh từ phân, xác cá chết, lượng dư hoá chất, thức ăn hoà lẫn trong môi trường nước. Vì vậy giải pháp xử lý nước thải một cách an toàn hiệu quả mà lại tiết kiệm chi phí đang nhận được rất nhiều sự quan tâm.

Spirulina platensis là một loại vi tảo dạng sợi xoắn màu xanh lục, quang tự dưỡng, thuộc họ Cyanobacteria. Sự trao đổi chất trong vi tảo phụ thuộc rất nhiều vào thành phần của môi trường và điều kiện nuôi cấy. Với đặc tính hóa học như hàm lượng protein cao (~ 70%), lipid (3 - 9%), carbohydrate (15 - 30%), carotene (vượt trội so với cà rốt) và vitamin (bao gồm B1, B2 và B12) cho phép chúng được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm của con người cũng như ở động vật.

Spirulina platensis bổ sung dưỡng chất cho mọi lứa tuổi đang có nhu cầu như người cao tuổi, vận động viên, thai sản phụ, trẻ em. Tăng cường sức đề kháng, chống oxi hóa, chống viêm, cân bằng dinh dưỡng, điều hòa hormon, dưỡng da, làm đẹp, giảm stress, hỗ trợ hồi phục cho người bệnh mãn tính, sau chấn thương, sau giải phẫu, hóa trị, xạ trị, dùng thuốc kháng sinh lâu dài. Phù hợp với chế độ ăn kiêng của người béo phì, bệnh tiểu đường, cao huyết áp,… Tuy nhiên, vẫn còn có khá ít nghiên cứu được thực hiện để đánh giá chất lượng nước thải dựa trên quá trình tổng hợp các phân tử sinh học của vi tảo. Đối mặt với vấn đề này, nghiên cứu được thực hiện nhằm mục đích kết hợp việc nuôi sinh khối Spirulina song song với xử lý nước thải trong nuôi trồng thuỷ sản, đồng thời thúc đẩy sự gia tăng của các chất dinh dưỡng đa lượng. 

Tảo xoắn  Spirulina sp. LEB18

Tảo xoắn Spirulina sp. LEB18 được nuôi trong hệ thống phản ứng quang sinh học 1L (Photobioreactor) để xác định điều kiện tốt nhất thông qua các chỉ số tăng trưởng. Thí nghiệm được lặp lại hai lần bao gồm 1 nghiệm thức đối chứng: 100% môi trường Zarrouk và 4 nghiệm thức: 100% lượng nước thải và  bổ sung lần lượt 75, 50, 25, 0% môi trường Zarrouk trong vòng 7 ngày, nhiệt độ 30^oC, 12h sáng/tối, sử dụng sục khí, lượng nước bốc hơi từ môi trường nuôi được bổ sung hằng ngày. Kết quá cho thấy thông số tăng trưởng cao nhất trong hệ thống phản ứng quang sinh học 1L được tiếp tục sử dụng trong quy mô sản xuất thử nghiệm (pilot-scale bioreactor) 5L trong vòng 10 ngày.

Nước thải nuôi trồng thủy sản được thu thập trước và sau khi nuôi để kiểm tra thành phần hóa học, chỉ số tăng trưởng, thành phần sinh khối, thành phần khoáng, nguyên tố vi lượng, xác định chất diệp lục (chlorophyll) a, b và tổng số carotenoid, axit béo.

Kết quả thu được cho thấy tất cả các chỉ số tăng trưởng của Spirulina sp. LEB18 khi nuôi trong môi trường nước thải thuỷ sản được bổ sung 25% chất dinh dưỡng môi trường Zarrouk cho hiệu quả cao hơn so với nghiệm thức đối chứng (100% môi trường Zarrouk). Bên cạnh đó, khả năng làm giảm một lượng lớn phosphate (99,97%); COD (89,34%) và nitrat (81,10%) do cơ chế chung của vi tảo khi sử dụng NO₃ thông qua các enzyme khử nitrat và nitrite trong quá trình tăng sinh tế bào. Đó cũng là một trong những giải pháp hiệ quả khi hiện nay trong quy mô nuôi cấy công nghiệp, nitơ thường được thêm vào môi trường nuôi tảo xoắn S. platensis từ muối nitrat (NO₃), tuy nhiên, những nguồn này thường giá khá cao. 

Đồng thời chúng còn có khả năng hấp thu tốt các kim loại nặng độc hại như chì ( Pb ), thủy ngân (Hg), cadmium (Cd) và asen (As) từ môi trường nước thải của nuôi trồng thủy sản. Việc loại bỏ kim loại xảy ra do sự hiện diện của các nhóm carboxylate, chủ yếu chịu trách nhiệm cho sự hấp thụ kim loại trên bề mặt của tế bào vi tảo. Thành phần chất khoáng cũng được cải thiện ví dụ như nhôm (Al), sắt (Fe), canxi (Ca) and magie (Mg).  

Do đó, việc bổ sung 25% Zarrouk trong nước thải nuôi trồng thủy sản cho phép thu được sản lượng cao trong việc nuôi sinh khối, carbohydrate, lipid và carotene với chi phí sản xuất thấp, là nguyên liệu tự nhiên thân thiện với môi trường mang tính khả thi cao có ý nghĩa trong cả khoa học lẫn thực tiễn.