Các hợp chất như phosphate, nitrite và nitrate có thể thúc đẩy sự bùng nổ tảo và làm giảm oxy trong nước, dẫn đến tác động tiêu cực lên động vật thủy sinh, chuỗi thức ăn và chất lượng nước; đồng thời sinh ra các chất độc như NH4+, H2S, CO2 và CH4. Trong bối cảnh này, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, đặc biệt công nghệ hiếu khí với bùn hoạt tính, được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi do khả năng hấp thu phần lớn các hợp chất hữu cơ và vô cơ phục vụ sự tăng trưởng của vi sinh vật.

Ảnh minh họa

Nghiên cứu của các tác giả giữa các công trình trước đây cho thấy hiệu quả xử lý NH4+ và nitrate tăng lên khi kết hợp các yếu tố sinh học vào hệ thống xử lý nước thải. Vi khuẩn nitrifying trong bùn hoạt tính và sự sự dụng vi tảo như Spirulina platensis đóng vai trò quan trọng trong xử lý nitrate và phosphate, đồng thời cho thấy khả năng hấp thụ ammonium và tổng nitrogen cũng như tổng phosphorus cao, và sản xuất sinh khối vi tảo có thể phục vụ làm phân bón hoặc năng lượng sinh học thân thiện môi trường. Theo Le et al. (2023) và các nghiên cứu liên quan, Spirulina platensis có khả năng hấp thụ trên dưới 100% nitrate và phosphate ở mức độ tương đối cao, gắn với tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước thải lẫn sản xuất sản phẩm từ tảo.

Nghiên cứu được tiến hành với nước thải sau xử lý bằng bùn hoạt tính để nuôi vi tảo Spirulina platensis nhằm loại bỏ nitrate tồn dư. Trước xử lý, nước thải có COD trung bình 437,33 mg/L, BOD5 279,13 mg/L, SS 84,29 mg/L và NH4+ 31,87 mg/L; sau xử lý bằng mô hình bể bùn hoạt tính kết hợp giá bám hoạt động theo mẻ, các thông số đạt hiệu quả lần lượt 93,17% COD, 89,53% BOD5, 88,96% SS và 97,61% NH4+. Nước thải sau xử lý có NO3- ở mức cao (100,57 mg/L) được tiếp tục dùng để nuôi Spirulina platensis. Sau 3 ngày nuôi, với mật độ vi tảo 40×10^3 và 20×10^3 tế bào/mL cho thấy NO3- giảm 100%, sinh khối thu được lần lượt 48,07×10^3 và 30,44×10^3 tế bào/mL, và các chỉ tiêu nước cuối cùng đạt loại A theo QCVN 14:2008/BTNMT (pH, COD, BOD5, SS, NH4+, NO3-).